CN107398513A - 一种机械式丁胞传热管挤压成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械式丁胞传热管挤压成型装置，由电机驱动系统、传动系统、机架系统、冲头系统构成。其特征为：传动系统与电机驱动系统连接，传动系统右端的盖板螺栓连接有机架系统，传动系统左端的卡爪螺栓连接有压头系统。工作时：通过小锥齿轮与大锥齿轮的锥齿啮合，大锥齿轮与卡爪平面螺纹的啮合，可将电机的旋转运动转化为压头系统的径向运动，从而使压头挤压光管。与现有技术相比，本发明采用多组冲头挤压光管，并改变冲头高度、形状、数目、安装间距等结构参数，可制造不同结构参数的丁胞传热管，且加工制造效率高，生产成本低。此外，通过平面螺纹传动使冲头运动的具有同步性，从而保证挤压后的丁胞结构参数具有一致性。

Description

一种机械式丁胞传热管挤压成型装置

技术领域

本发明涉及传热管加工成型领域，特别涉及一种机械式丁胞传热管挤压成型装置。

背景技术

传热是一种非常普遍的自然现象，是动力、核能、电子、交通、制冷、化工、石油、航空航天等工业中的常见过程。而换热器在上述各工业中占据关键地位，换热器不仅是保证整个工程设备正常运转不可缺少的部件，而且在金属消耗、动力消耗和资本投资等方面，都在整个工程中占有重要份额。以电厂为例，如果将锅炉也作为换热设备，则换热器的资本投资约占电厂总投资的70％；在石油化工中，换热器的投资在总投资的50％；此外，由于世界上煤、石油、天然气等不可再生资源的日益减少，提高换热器能源利用率，减少能源浪费也势在必行。此可见，换热器的合理设计对于节约资源、减少金属材的料消耗是十分重要的。传热管的换热性能对换热器的换热性能其决定性作用，是换热器的核心工作元件，因此提高换热管的换热性能就能极大的改善换热器的热能利用率，从而减少资源、金属材料的消耗。为提高换热管的性能，常采用强化传热技术；所谓强化传热技术就是力求换热器在单位时间内、单位面积上传递的热量更多。现有的强化传热技术包括开发各类型的强化传热管，如缩放管、波纹管、螺旋槽纹管，及其他类型强化传热管。而丁胞传热管是国内外近期兴起的一种高效传热管，其具有很多特点。

丁胞传热管作为一种新型高效强化传热管，具有如下特点：1)当流体流经丁胞管段时，由于边界层的分离效果，流体在丁胞后形成横向涡流，涡流一旦形成就向管中心移动并逐渐扩大，形成涡流，涡流增大了边界层内流体的混合作业用，可以大大提高传热系数；2)由于丁胞传热管的缩放冲刷作用，使得管内外抗污垢性能优越；3)丁胞传热管由于丁胞的作用，使丁胞传热管的抗热应力能较普通光管强；4)由于丁胞管丁胞的布置形式，可减小流体压力损失，进而可选用小功率泵；5)丁胞传热管由于丁胞的作用，使传热面积增大，且增强了流体的湍流。因此，在相同换热量条件下，采用丁胞传热管能减小换热器所占空间体积、并减轻重量。

国内外公开的传热管加工制造装置较多，如：专利号“03819282.9”公布一种传热管以及用于制造该传热管的方法及工具，该工具不用从管内表面上出去金属就能形成凹起，因此消除了废屑；专利号“200910246558.7”公布了传热管及制造方法，该制造方法通过轧制在传热管外侧形成螺旋整体外肋条；专利号“201410498001.3”公布了一种核电蒸发器传热管成型弯管机的弯管装置，该弯管装置利用辅助装置对钢管进行定位，可确保钢管两端的水平度可以保证，然后利用活动的弯曲轮模靠近辅助推动装置实现弯管，这样弯曲后的钢管的水平度和垂直度可满足要求。

然而，虽然目前有多种传热管加工制造装置，但目前没有任何适用于丁胞传热管的挤压成型装置较少，且多为液压式挤压成型装置。液压式型装置存在液压油易泄露污染环境、液压系统的同步性不易保证，因此，急需一种新型的挤压成型装置用于解决上述问题。

发明内容

为了克服现有丁胞传热管成型装置的上述缺点，本发明的目的在于提供一种机械式丁胞传热管挤压成型装置，该装置通过改变冲头外形、冲头间距，可以挤压形成不同结构参数的丁胞传热管，且能保证得到的各丁胞参数一致。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种机械式丁胞传热管挤压成型装置，由电机驱动系统1、传动系统2、机架系统3、冲头系统4构成，其特征为：传动系统2上端的小锥齿轮21与电机驱动系统1连接，传动系统2左端的卡爪23与冲头系统4螺栓连接，传动系统2的右端与机架系统3螺栓连接；

所述传动系统2包括小锥齿轮21、大锥齿轮22、卡爪23、壳体24、盖板25；小锥齿轮21、大锥齿轮22、卡爪23安装于壳体24内，盖板25与壳体24螺栓连接；所述壳体24外表呈空心圆柱28状，圆柱28的外表面上侧设计有圆孔，圆孔内配合安装有小锥齿轮21的上齿轮轴，圆柱28的左端面设计有梯形槽30，梯形槽30内安装有卡爪23，圆柱28的右端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与机架系统3紧固连接，圆柱28的内部设计有小圆柱轴29，小圆柱轴29外表面左侧套有大锥齿轮22，小圆柱轴29的外表面中部设计有盲孔，盲孔与小锥齿轮21的下齿轮轴配合安装，小圆柱轴29右端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与盖板25紧固连接；

所述小锥齿轮21中部设计有锥齿，锥齿上部设计大齿轮轴，锥齿下部设计有小锥齿轮21轴，大齿轮轴内部设计有方孔26；所述大锥齿轮22左侧设计有锥齿，锥齿与小锥齿轮21的锥齿相互啮合；大锥齿轮22右端表面设计有平面螺纹27，平面螺纹27与卡爪23的平面螺纹27连接；所述卡爪23左侧设计有梯形槽30，梯形槽30左侧设计有平面螺纹27，平面螺纹27与大锥齿轮22的平面螺纹27相互啮合，卡爪23右侧内端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与限位块紧固连接；

所述盖板25呈空心阶梯轴状，阶梯轴大轴的左侧端面设计有沉头孔，沉头孔通过螺栓与壳体24紧固连接，阶梯轴小轴上表面设计有通孔，通孔内与小锥齿轮21的下齿轮轴配合安装。

一种机械式丁胞传热管挤压成型装置，其特征在于：所述冲头系统4包括压板41、冲头42、冲头螺母43，螺栓、限位块、光管；限位块与卡爪23螺栓连接，限位块与卡爪23之间安装有压板41，冲头42通过冲头螺母43紧固于压板41端面；光管位于冲头系统中心4；

所述冲头42的顶部为半球形，半球形底端设计圆形台阶，圆形台阶下侧设计有螺纹杆。

与现有技术比较，本发明的有益效果是：1、本发明采用多个冲头同时挤压光管，因此，可以一次性在光管表面挤压形成多个丁胞，从而提高丁胞传热管的加工制造速度；2、本发明的挤压结构为全机械式，从而保证了装置的工作可靠性；3、本发明采用平面螺纹传动，从而保持了压头挤压的同步性，从而可得到大小、形状一致的丁胞。

附图说明

图1为本发明整体全剖示意图。

图2为壳体三维示意图。

图3为壳体三维剖视图。

图4为小锥齿轮示意图。

图5为大锥齿轮示意图。

图6为卡爪三维示意图。

图7为盖板示意图。

图8为传动系统与压头系统三维装配示意图。

图9为三块压板时的三维装配示意图。

图10为压板三维示意图。

图11为压板三维剖视示意图。

图12为压板与冲头的三维装配示意图。

图13为压板与冲头的三维装配的左视图。

图14为冲头的三维视图。

1.电机驱动系统；2.传动系统，21.小锥齿轮，22.大锥齿轮，23.卡爪，24.壳体，25.盖板，26.方孔，27.平面螺纹；28.圆柱，29.小圆子轴，30.梯形槽；3.机架系统；4.冲头系统，41.压板，42.冲头，43.冲头螺母，44.小矩形沟槽，45.大矩形沟槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细叙述。

参照图1，一种机械式丁胞传热管挤压成型装置，由电机驱动系统1、传动系统2、机架系统3、冲头系统4构成。传动系统2上端的小锥齿轮21与电机驱动系统1连接，传动系统2右端的盖板25螺栓连接有机架系统3，传动系统2左端的卡爪23螺栓连接有冲头系统4。工作原理为：电机驱动系统1为挤压成型装置提供驱动力；电机驱动系统1带动小锥齿轮21旋转，小锥齿轮21与大锥齿轮22啮合，使大锥齿轮22旋转；大锥齿轮22通过背面设计的平面螺纹27带动卡爪23径向移动；卡爪23与冲头系统4螺栓连接，使卡爪23带动冲头系统4径向移动，从而使压头挤压光管。

参照图1～图3，传动系统2传递电机驱动系统1的运动，并将电机驱动系统1的旋转运动转化为冲头系统4的径向运动。传动系统2包括小锥齿轮21、大锥齿轮22、卡爪23、壳体24、盖板25。小锥齿轮21、大锥齿轮22、卡爪23安装于壳体24内，盖板25与壳体24螺栓连接，壳体24起到支撑传动系统2的作用。壳体24外表呈空心圆柱28状，圆柱28的外表面上侧设计有圆孔，圆孔内配合安装有小锥齿轮21的上齿轮轴；圆柱28的左端面设计有梯形槽30，梯形槽30内配合安装有卡爪23；圆柱28的右端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与机架紧固连接。圆柱28的内部设计有小圆柱轴29，小圆柱轴29外表面用于安装大锥齿轮22；小圆柱轴29的外表面中部设计有盲孔，盲孔用于安装小锥齿轮21的下齿轮端；小圆柱轴29右端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与盖板25紧固连接。

参照图4，小锥齿轮21和大锥齿轮22用于传递运动，并将电机驱动系统1的旋转运动改变为卡爪23的径向移动。小锥齿轮21中部设计有锥齿，锥齿上部设计有上齿轮轴，锥齿下部设计有下齿轮轴。小锥齿轮21的上齿轮轴内部设计有方孔26，方孔26与驱动电机输出轴想配合，从而将电机驱动系统1的运动和扭矩传递给小锥齿轮21；小锥齿轮21的下齿轮轴安装于壳体24的小圆柱轴29的盲孔内；小锥齿轮21中部的锥齿与大齿轮的锥齿相互啮合，从而将小锥齿轮21的运动传递给大锥齿轮22。

参照图5，大锥齿轮22左侧设计有锥齿，右侧设计有平面螺纹27。大锥齿轮22的锥齿与小锥齿轮21的锥齿相互啮合，从而将小锥齿轮21的运动传递给大锥齿轮22；大锥齿轮22的平面螺纹27与卡爪23的平面螺纹啮合，从而将大锥齿轮22的运动传递给卡爪23，并将大锥齿轮22的旋转运动转化为卡爪23的径向移动。

参照图6，卡爪23用于连接大锥齿轮22和冲头系统4，并带动冲头系统4挤压光管。卡爪23左侧设计有梯形槽，梯形槽左侧设计有平面螺纹，卡爪23右侧内端面设计有螺纹孔。卡爪23的平面螺纹与大锥齿轮22的平面螺纹27相互啮合，从而传递大锥齿轮22的运动，并将大锥齿轮22的旋转运动转化为卡爪23的径向移动；卡爪23的梯形槽安装于壳体24的梯形槽30内，从而约束卡爪23除径向自由度外的所有自由度；卡爪23右侧的螺纹孔通过螺栓与限位块紧固连接。

参照图7，盖板25用于小锥齿轮21和大锥齿轮22的安装和定位。盖板25呈空心阶梯轴状，阶梯轴大轴的左侧端面设计有沉头孔，沉头孔通过螺栓与壳体24紧固连接，从而限制大锥齿轮22轴向移动；阶梯轴小轴上表面设计有通孔，通孔内与小锥齿轮21的下齿轮轴配合安装。

参照图1、图8，冲头系统4用于挤压光管，并通过改变冲头42的形状、大小、间距、挤压深度，从而可得到不同结构参数的丁胞传热管。冲头系统4包括压板41、冲头42、冲头螺母43，螺栓、限位块、光管。限位块与卡爪23螺栓连接，限位块与卡爪23之间安装有压板41，冲头42通过冲头螺母43紧固于压板41端面。限位块用于防止压板41掉落。

参照图9～图11，压板41用于安装、固定冲头42，并传递卡爪23的径向位移。压板41呈弧柱状，弧柱的外表中部两侧设计有平面，平面便于冲头螺母43的安装与拧紧；压板41平面的中部开有小矩形沟槽44，小矩形沟槽4内配合安装有冲头42的螺纹杆部分，小矩形沟槽44用于调整冲头42的安装间距；压板41弧柱的内表面中部两侧开有大矩形沟槽45，大矩形沟槽45内配合安装有冲头42的圆形台阶部分，圆形台阶用于承载冲头42的反作用力。

参照图12～图14，冲头42用于挤压光管，通过改变从头的形状、大小和安装间距，可以挤压得到不同结构参数的丁胞传热管。冲头42的顶部为半球形，半球形底端设计圆形台阶，圆形台阶与压板41的大矩形沟槽45相接触，从而使圆形台阶承载冲头42的反作用力；冲头42圆形台阶下侧设计有螺纹杆，螺纹杆上安装有冲头螺母43，冲头螺母43用于将冲头42紧固于压板41，从而防止冲头42掉落。

与现有技术相比，本发明采用多组冲头挤压光管，并通过控制冲头42高度、形状、数目、安装间距等结构参数，从而制造出不同结构参数的丁胞传热管，且加工制造效率高，生产成本低。此外，本发明采用平面螺纹27传动，可以保证冲头42运动的同步性，从而保证丁胞传热管的结构参数一致性。

Claims (2)

1.一种机械式丁胞传热管挤压成型装置，由电机驱动系统(1)、传动系统(2)、机架系统(3)、冲头系统(4)构成，其特征为：传动系统(2)上端的小锥齿轮(21)与电机驱动系统(1)连接，传动系统(2)左端的卡爪(23)与冲头系统(4)螺栓连接，传动系统(2)的右端与机架系统(3)螺栓连接；

所述传动系统(2)包括小锥齿轮(21)、大锥齿轮(22)、卡爪(23)、壳体(24)、盖板(25)；小锥齿轮(21)、大锥齿轮(22)、卡爪(23)安装于壳体(24)内，盖板(25)与壳体(24)螺栓连接；所述壳体(24)外表呈空心圆柱(28)状，圆柱(28)的外表面上侧设计有圆孔，圆孔内配合安装有小锥齿轮(21)的上齿轮轴，圆柱(28)的左端面设计有梯形槽(30)，梯形槽(30)内安装有卡爪(23)，圆柱(28)的右端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与机架系统(3)紧固连接，圆柱(28)的内部设计有小圆柱轴(29)；小圆柱轴(29)外表面左侧套有大锥齿轮(22)，小圆柱轴(29)的外表面中部设计有盲孔，盲孔与小锥齿轮(21)的下齿轮轴配合安装，小圆柱轴(29)右端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与盖板(25)紧固连接；

所述小锥齿轮(21)中部设计有锥齿，锥齿上部设计大齿轮轴，锥齿下部设计有小齿轮轴，大齿轮轴内部设计有方孔(26)；所述大锥齿轮(22)左侧设计有锥齿，锥齿与小锥齿轮(21)的锥齿相互啮合；大锥齿轮(22)右端表面设计有平面螺纹(27)，平面螺纹(27)与卡爪(23)的平面螺纹连接；所述卡爪(23)左侧设计有梯形槽(30)，梯形槽(30)左侧设计有平面螺纹，平面螺纹与大锥齿轮(22)的平面螺纹(27)相互啮合，卡爪(23)右侧内端面设计有螺纹孔，螺纹孔通过螺栓与限位块紧固连接；

所述盖板(25)呈空心阶梯轴状，阶梯轴大轴的左侧端面设计有沉头孔，沉头孔通过螺栓与壳体(24)紧固连接，阶梯轴小轴上表面设计有通孔，通孔内与小锥齿轮(21)的下齿轮轴配合安装。

2.根据权利要求1所述的一种机械式丁胞传热管挤压成型装置，其特征在于：所述冲头系统(4)包括压板(41)、冲头(42)、冲头螺母(43)，螺栓、限位块、光管；限位块与卡爪(23)螺栓连接，限位块与卡爪(23)之间安装有压板(41)，冲头(42)通过冲头螺母(43)紧固于压板(41)端面；光管位于冲头系统中心(4)；

所述冲头(42)的顶部为半球形，半球形底端设计圆形台阶，圆形台阶下侧设计有螺纹杆。