CN105618532B - 间隙支撑单元、间隙支撑工装和弯曲成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种间隙支撑单元、间隙支撑工装和弯曲成形方法，所述间隙支撑单元包括连接成一串的多个支撑条(1)，每个支撑条(1)均为弧形，每个支撑条(1)所对应的圆环的半径相同，每个支撑条(1)所对应的圆环的轴线重合，在每个支撑条(1)的形状保持不变的情况下，所述间隙支撑单元能够弯曲。该弯曲成形方法在由支撑块保证双层管间的间隙、内层管内部采用内部支撑工装、内外层管之间采用间隙支撑工装作为支撑工装，弯曲时起支撑作用，避免弯曲缺陷，成形结束后，内部支撑工装和间隙支撑工装可取出，仅支撑块保留在内外层管之间，大大减少了内外套管之间支撑件的重量。
Description
技术领域
本发明涉及套管弯曲成型领域，具体是一种间隙支撑单元，还是一种含有该间隙支撑单元的间隙支撑工装，更是一种采用该间隙支撑工装的金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法。
背景技术
双壁间隙组合管结构是由两个不同直径的同轴单壁管件嵌套直接弯曲成形获得，双壁间隙组合管具有相同的中心轴线，在弯曲段其内外层管中心线圆心位置一致，中心线半径相等；双壁间隙组合管的内外两层管壁之间由支撑架相互隔离互不接触。主要用于飞机、发动机、船舶等的燃油管路，具有防火、防漏、防腐等功能。可代替厚壁管，达到减重效果。国外，主要有美国的Wolfbend公司提供该类产品，技术成熟度较高，成功应用于波音、庞巴迪、塞斯纳等多家飞机公司的多种型号中。国内对该技术的研究仍属空白，但在大运、远轰等型号上已经有明确需求。
目前，只有Wolfbend公司对外公开双壁间隙组合管的制造方法，它是采用一种插塞套用于内外层管弯曲段，在弯曲成形时具有支撑作用，防止起皱和扁化，弯曲成形后，插塞套保留在管件内，同时保证两管间的间隙。
双壁间隙组合管最大的优势是减重和防护，Wolfbend采用的成形技术，插塞套最终保留在管件内，属于附加质量，存在一定的不足。而国内燃油管路采用的仍然是单层管，存在漏油污染问题，并且不能用于较高温度环境。
发明内容
为了克服现有技术中制造双壁间隙组合管夹层中会保留塑料支撑件而增加重量的问题，本发明提供了一种间隙支撑单元、间隙支撑工装和弯曲成形方法，该弯曲成形方法在由支撑块保证双层管间的间隙、内层管内部采用内部支撑工装、内外层管之间采用间隙支撑工装作为支撑工装，弯曲时起支撑作用，避免弯曲缺陷，成形结束后，内部支撑工装和间隙支撑工装可取出，仅支撑块保留在内外层管之间，大大减少了内外套管之间支撑件的重量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种间隙支撑单元，包括连接成一串的多个支撑条，每个支撑条均为弧形，每个支撑条所对应的圆环的半径相同，每个支撑条所对应的圆环的轴线重合，在每个支撑条的形状保持不变的情况下，所述间隙支撑单元能够弯曲。
一种间隙支撑工装，包括多个间隙支撑单元，该间隙支撑单元为上述的间隙支撑单元，该多个间隙支撑单元沿圆周方向均匀分布形成管状结构，每个该间隙支撑单元的支撑条所对应的圆环的轴线重合，相邻的两个该间隙支撑单元之间存在间距。
一种金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，包括以下步骤：
步骤1、将内层管插入外层管内形成同轴套管，内层管的外径小于外层管的内径，内层管和外层管之间形成环形空间；
步骤2、将上述的间隙支撑工装插入内层管和外层管之间的待弯部位，将内部支撑工装插入内层管中的待弯部位，该间隙支撑工装与该环形空间相匹配，该间隙支撑工装的轴线与内层管的轴线重合；
步骤3、用管件绕弯成型设备对内层管和外层管的待弯部位进行弯曲成型，形成弯曲的套管。
本发明的有益效果是：该弯曲成形方法在由支撑块保证双层管间的间隙、内层管内部采用内部支撑工装、内外层管之间采用间隙支撑工装作为支撑工装，弯曲时起支撑作用，避免弯曲缺陷，成形结束后，内部支撑工装和间隙支撑工装可取出，仅支撑块保留在内外层管之间，大大减少了内外套管之间支撑件的重量。
该弯曲成形方法成形的双壁间隙组合管具有表面质量好、无污染等优点。扩展了国内管件成形技术领域，满足新型预警机对该技术的需求，同时可以满足航空航天飞机发动机高可靠性和耐高温服役性能的需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是间隙支撑工装的前视立体示意图。
图2是间隙支撑工装的后视立体示意图。
图3是支撑条的断面形状示意图。
图4是间隙支撑单元的断面形状示意图。
图5是该弯曲成形方法中步骤1的示意图。
图6是该弯曲成形方法中步骤2和步骤3的示意图。
图7是该弯曲成形方法形成的弯曲套管的示意图。
图中附图标记：1、支撑条；2、支撑片；3、外弧；4、内弧；5、钢丝；
10、间隙支撑工装；11、间隙支撑单元；
20、内部支撑工装；
31、内层管；32、外层管；33、支撑块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种间隙支撑单元，包括连接成一串的多个支撑条1，即多个支撑条1连接成了一串支撑条1，在该一串支撑条1中，每个支撑条1均为弧形，每个支撑条1所对应(或所在)的圆环的半径均相同，每个支撑条1所对应的圆环的轴线重合，在每个支撑条1的形状保持不变的情况下，所述间隙支撑单元能够弯曲，如图1和图2所示。
在本实施例中，所有圆环均为同心圆环，圆环的轴线为垂直于该圆环所在的平面并且穿过该圆环的圆心的直线。所述间隙支撑单元能够弯曲，该间隙支撑单元在弯曲后每个支撑条1所对应的圆环的圆心均位于一条光滑的曲线上。该光滑的曲线符合高等数学中对光滑的曲线的定义。优选该光滑的曲线为弧线、或渐开线、或抛物线、或波浪线、或螺旋线，即由该间隙支撑单元可以相应的将套管的弯曲段加工成弧线形、或渐开线形、或抛物线形、或波浪线形、或螺旋线形。
在本实施例中，每个支撑条1的大小和形状均相同，沿支撑条1所在圆环的周向，每个支撑条1的同一端的连线为一条直线，该直线平行于支撑条1所对应的圆环的轴线，即在图2中，沿支撑条1所对应的圆环的轴线方向观察该多个支撑条1，多个支撑条1的两端平齐。
在本实施例中，沿支撑条1所对应的圆环的周向，每个支撑条1的表面均设有凹槽，每个支撑条1表面的凹槽的开口朝向均相同，每个支撑条1表面的凹槽的开口的均朝向支撑条1所对应的圆环的轴线方向，如图3和图4所示。优选，支撑条1被该支撑条1所对应的圆环的轴线所在的平面相截得到的断面形状为月牙形，如图3所示，该月牙形含有外弧3和内弧4，外弧3的半径和内弧4的半径相同，内弧4的圆心到外弧3的圆心的距离为外弧3的半径的50％～150％。所述间隙支撑单元还包括与多个支撑条1连接成一串的支撑片2，如图4所示，每个支撑条1表面的凹槽的开口均朝向支撑片2，支撑片2也呈弧形，支撑片2和支撑条1在垂直于支撑条1所对应圆环的轴线的平面上的投影完全重合。
在本实施例中，支撑片2和多个支撑条1通过至少一根钢丝5连接成串，钢丝5平行于支撑条1所对应的圆环的轴线，支撑条1与钢丝5之间为间隙配合，支撑片2与钢丝5之间为间隙配合，这样支撑条1和支撑片2均能相对于钢丝5产生一定的位移，支撑片2和多个支撑条1均为钢制，钢丝5可以弯曲，在一个间隙支撑单元11中，支撑条1可以为3个、4个、5个、6个、7个、8个、或8个以上，这样可以使该间隙支撑单元具有随行就弯的能力。
下面介绍一种间隙支撑工装，该间隙支撑工装10包括多个间隙支撑单元11，该间隙支撑单元11为上述的间隙支撑单元11，该多个间隙支撑单元11沿圆周方向均匀分布形成管状结构，每个该间隙支撑单元11的支撑条1所对应的圆环的轴线重合，相邻的两个该间隙支撑单元11之间存在间距，如图1和图2所示。
在本实施例中，在一个间隙支撑工装10中，间隙支撑单元11可以为3个、4个、5个、6个、7个、8个、或8个以上，这样可以使该间隙支撑工装10具有随行就弯的能力，优选该间隙支撑工装10包括4个间隙支撑单元11。
下面介绍一种金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，该金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法包括以下步骤：
步骤1、将内层管31插入外层管32内形成同轴套管，即内层管31和外层管32的轴线重合，内层管31和外层管32之间形成环形空间，如图5所示；
步骤2、将上述的间隙支撑工装10插入内层管31和外层管32之间的待弯部位，将内部支撑工装20插入内层管31中的待弯部位，该间隙支撑工装10的大小和形状与该环形空间相匹配，即该间隙支撑工装10能够匹配的套入内层管31和外层管32之间的该环形空间中，如图1和图6所示，该间隙支撑工装的轴线与内层管31的轴线重合；
步骤3、用管件绕弯成型设备对内层管31和外层管32的待弯部位进行弯曲成型，最终形成弯曲的套管，如图7所示。
在上述步骤1中，还包括在内层管31插入外层管32的内部之前，在内层管31的两端的外周面分别设置多个支撑块33(本实施例中为4个)，该多个支撑块33沿内层管31的周向均匀分布，多个支撑块33与内层管31焊接或粘接，多个支撑块33能够保持内层管31和外层管32的轴线重合；支撑块33的数量与间隙支撑单元11的数量相同，沿内层管31的轴线方向，支撑块33的位置与相邻的两个该间隙支撑单元11之间的间距一一对应，沿该间隙支撑工装10的周向，支撑块33的宽度小于等于相邻的两个该间隙支撑单元11之间存在的该间距的长度，如图2和图5所示。
本发明提出的成形方法为：弯曲件直段由支撑架保证双层管间的间隙，内层管内部采用整体式芯棒、内外层管之间采用分块式芯棒作为支撑工装，弯曲时起支撑作用，避免弯曲缺陷，成形结束后，芯棒可取出，支撑架保留在内外层管之间。
即弯曲前，将内外层管组件(内层管31和外层管32)与支撑工装组件(内部支撑工装20和间隙支撑工装10)装配，内层管31内部采用整体式芯棒组件作为内部支撑工装20，内外层管中间采用分块式间隙芯棒组件作为间隙支撑工装10，用以支撑外层管32，避免弯曲过程中管材出现起皱、扁化等缺陷，间隙支撑工装10在弯曲过程中可以随着弯曲角度的变化，实现弯曲或扭转等动作，如图6所示。每组间隙支撑单元11的周向尺寸不大于相邻的两个支撑块33之间的间距，保证间隙支撑单元11可以轻松的从两个支撑块33之间的间距进出；成形结束后，将双壁间隙组合管件取出，内部支撑工装20和间隙支撑工装10抽离管件，支撑块33保留在内层管31和外层管32之间，如图7所示。内部支撑工装20和管件绕弯成型设备均为现有的装置或设备，不再详细介绍。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (7)
1.一种金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，其特征在于，该金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法包括以下步骤：
步骤1、将内层管(31)插入外层管(32)内形成同轴套管，内层管(31)的外径小于外层管(32)的内径，内层管(31)和外层管(32)之间形成环形空间；
在步骤1中，还包括在内层管(31)插入外层管(32)的内部之前，在内层管(31)的外侧设置多个支撑块(33)，该多个支撑块(33)沿内层管(31)的周向均匀分布，多个支撑块(33)能够保持内层管(31)和外层管(32)的轴线重合；
支撑块(33)的数量与间隙支撑单元(11)的数量相同，沿内层管(31)的轴线方向，支撑块(33)的位置与相邻的两个该间隙支撑单元(11)之间的间距一一对应，沿该间隙支撑工装(10)的周向，支撑块(33)的宽度小于等于相邻的两个该间隙支撑单元(11)之间存在的该间距的长度；
步骤2、将间隙支撑工装(10)插入内层管(31)和外层管(32)之间的待弯部位，将内部支撑工装(20)插入内层管(31)中的待弯部位，该间隙支撑工装(10)与该环形空间相匹配，该间隙支撑工装的轴线与内层管(31)的轴线重合；
步骤3、用管件绕弯成型设备对内层管(31)和外层管(32)的待弯部位进行弯曲成型，形成弯曲的套管；
所述间隙支撑工装(10)包括多个间隙支撑单元(11)，该多个间隙支撑单元(11)沿圆周方向均匀分布并形成管状结构；
间隙支撑单元(11)包括连接成一串的多个支撑条(1)，每个支撑条(1)均为弧形，每个支撑条(1)所对应的圆环的半径相同，每个支撑条(1)所对应的圆环的轴线重合，在每个支撑条(1)的形状保持不变的情况下，所述间隙支撑单元能够弯曲；
沿支撑条(1)所对应的圆环的周向，每个支撑条(1)的表面均设有凹槽，每个支撑条(1)表面的凹槽的开口朝向均相同，每个支撑条(1)表面的凹槽的开口均朝向支撑条(1)所对应的圆环的轴线方向；
支撑条(1)的断面形状为月牙形，该月牙形含有外弧(3)和内弧(4)；
多个支撑条(1)通过钢丝(5)连接成串，钢丝(5)平行于支撑条(1)所对应的圆环的轴线；
每个该间隙支撑单元(11)的支撑条(1)所对应的圆环的轴线重合，相邻的两个该间隙支撑单元(11)之间存在间距。
2.根据权利要求1所述的金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，其特征在于，所述间隙支撑单元能够弯曲并使每个支撑条(1)所对应的圆环的圆心均位于一条光滑的曲线上。
3.根据权利要求2所述的金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，其特征在于，该光滑的曲线为弧线、或渐开线、或抛物线、或波浪线、或螺旋线。
4.根据权利要求1所述的金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，其特征在于，每个支撑条(1)的大小和形状均相同，沿支撑条(1)所在圆环的周向，每个支撑条(1)的同一端的连线为一条直线，该直线平行于支撑条(1)所对应的圆环的轴线。
5.根据权利要求1所述的金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，其特征在于，外弧(3)的半径和内弧(4)的半径相同，内弧(4)的圆心到外弧(3)的圆心的距离为外弧(3)的半径的50％～150％。
6.根据权利要求1所述的金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，其特征在于，所述间隙支撑单元还包括与多个支撑条(1)连接成一串的支撑片(2)，每个支撑条(1)表面的凹槽的开口均朝向支撑片(2)，支撑片(2)和支撑条(1)在垂直于支撑条(1)所对应圆环的轴线的平面上的投影完全重合。
7.根据权利要求1所述的金属双壁间隙组合管的弯曲成形方法，其特征在于，支撑片(2)和多个支撑条(1)通过钢丝(5)连接成串，支撑条(1)与钢丝(5)之间为间隙配合，支撑片(2)与钢丝(5)之间为间隙配合。
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