CN110523794B - 一种凹坑传热管同步滚压成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种凹坑传热管同步滚压成型装置，由传动系统，滚压系统，导向系统，夹紧系统，辅助系统构成。其特征为：传动系统的主动齿轮轴中部外侧套有滚压系统，主动齿轮轴的两端部外侧套有导向系统，导向系统通过导向凹槽安装于夹紧系统内，夹紧系统左右两侧分别设计有辅助系统。工作时：传动系统带动滚压系统旋转，滚压系统旋转从而带动压头滚压光管形成凹坑管。与现有技术相比，本发明压头可同步挤压光管，防止光管偏心挤压，进而确保凹坑的大小、深度、间距、形状的一致性；此外，本发明全为机械零件，无液压元件，因此安全可靠，不存在液压油泄露的问题，以及液压缸运动不同步的问题。

Description

一种凹坑传热管同步滚压成型装置

技术领域

本发明涉及传热管加工成型领域，特别涉及一种凹坑传热管同步滚压成型装置。

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。而凹坑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。

凹坑传热管作为一种新型高效强化传热管，具有如下特点：1）当流体流经凹坑管段时，由于边界层的分离效果，流体在凹坑后形成横向涡流，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）由于凹坑传热管的缩放冲刷作用，使得管内外抗污垢性能优越；3）凹坑传热管由于凹坑的作用，使凹坑传热管的抗热应力能较普通光管强；3）由于凹坑管凹坑的布置形式，可减小流体压力损失，进而可选用小功率泵；5）凹坑传热管由于凹坑的作用，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，采用凹坑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“200910236558.7”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“201310398001.3”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，但目前适用于凹坑传热管的挤压成型装置较少。

但近年来，国内也公开了部分凹坑管制造装置，如：专利号“CN2017106146693” 公布了一种冲压式工业高效管成型台，该装置冲压一次光管，只能在光管上下两面形成对称的两列凹坑，不能在同一截面形成多个凹坑。专利号“CN2017106146640” 公布了一种多液缸式凹坑传热管挤压成型装置，该装置调整凹坑间距时，需要大拆装置后再更换挤压板，因而凹坑间距参数调整操作复杂；此外，多液缸挤压光管时，难以保证多个液压缸的同步工作，从而导致光管偏小挤压，凹坑大小及深度不一致。专利号“CN201710614666X” 公布了一种交错式丁胞传热管挤压成型装置，该装置只能一次形成6个凹坑（即一个节距），随后需继续送料，再挤压下一节距，因而生产效率底，生产成本高。专利号“CN2017106146585” 公布了一种楔式凹坑传热管挤压成型装置，该装置同样存在凹坑间距调整不便的问题；此外，由于压板运动不同步，导致管偏心挤压。专利号“CN201611051228.9”公布了一种凹坑传热管滚压成型装置，该装置存在同步滚压成型效果差，更换光管作业复杂等缺点。

发明内容

为了克服现有传热管成型装备的上述缺点，本发明的目的在于提供一种凹坑传热管同步滚压成型装置，该装置的滚轮同步旋转，从而可使光管快速成型为凹坑管，且保证光管同时受压头挤压，进而防止光管偏心受压，确保凹坑的大小、深度、间距、形状的一致性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种凹坑传热管同步滚压成型装置，由传动系统1，滚压系统2，导向系统3，夹紧系统4，辅助系统5构成；其特征为：传动系统1的主动齿轮轴11中部外侧套有滚压系统2，主动齿轮轴11的两端部外侧套有导向系统3，导向系统3通过导向凹槽34安装于夹紧系统4内，夹紧系统4左右两侧分别设计有辅助系统5；

所述传动系统1包括主动齿轮轴11、圆锥滚动轴承12、开口螺母13、轴承端盖14、小齿轮15、大齿轮16；所述主动齿轮轴11第一阶梯轴111中部设计有中部键槽17，中部键槽17外套有滚压系统2；主动齿轮轴11第二阶梯轴112处套有圆锥滚动轴承12；主动齿轮轴11第三阶梯轴113处设计有外螺纹，外螺纹上连接有用于紧固圆锥滚动轴承12内圈的开口螺母13；开口螺母13外套有用于紧固圆锥滚动轴承12外圈的轴承端盖14，轴承端盖14通过螺栓与导向系统3形成紧固连接；主动齿轮轴11第四阶梯轴114左端处设计有左部键槽18，左部键槽18通过键连接有小齿轮15，小齿轮15与减速器的输出的齿轮啮合；主动齿轮轴11第四阶梯轴114右端处设计有右部键槽19，右部键槽19通过键连接有大齿轮16；主动齿轮轴11上的大齿轮16与被动齿轮轴上的大齿轮相互啮合。

所述滚压系统2包括滚轮21、压头22；所述滚轮21呈中空圆盘状，滚轮21的内侧表面设计有键槽，键槽内安装有键，键上下两侧分别连接有滚轮21与主动齿轮轴11；滚轮21外侧表面设计有V形槽23，V形槽23的底面及两侧面设计有沿周向均匀分布的盲孔，盲孔内配合安装有压头22。

所述导向系统3包括导向块31、调距块32；所述调距块32呈带倒角的长方体状，调距块32安放于上下导向块31之间；所述导向块31呈厚板状，导向块31中心处设计有圆腔33，圆腔33与圆锥滚动轴承12外表面接触；圆腔33的周向设计有均布的螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔将轴承端盖14紧固于导向块31表面；导向块31的左右两侧均设计有沿长度方向贯通的矩形导向凹槽34，矩形导向凹槽34内滑动配合安装有夹紧系统4的导向柱42。

所述夹紧系统4包括垫板41、导向柱42、压紧板43、拉紧螺栓44；所述垫板41为长方体，垫板41上表面焊接有4个导向柱42；所述导向柱42呈7形；沿长度方向上，导向柱42侧面设计有矩形导向凸起45，矩形导向凸起45安装于矩形导向凹槽34内并形成滑动配合；导向柱42的顶部设计有通孔；所述压紧板43中部设计有矩形缺口46，矩形缺口46两侧设计有矩形凸起；压紧板43的顶部两端处设计有六边形盲孔，六边形盲孔底面设计有圆形通孔；拉紧螺栓44穿过圆形通孔将压紧板43与导向柱42形成紧固里连接。

所述辅助系统5包括支撑架51，辊子52；所述支撑架51呈U形，支撑架51顶部通过销轴连接有辊子52；所述辊子52中部设计有弧形槽，弧形槽与光管接触。

与现有技术比较，本发明的有益效果是：1、本发明的主动滚轮与从动滚轮同步旋转，使压头同时挤压光管，因而，可防止光管偏心挤压，进而确保凹坑的大小、深度、间距、形状的一致性。2、本发明全为机械零件，无液压元件，因此安全可靠，不存在液压油泄露的问题，以及液压缸运动不同步的问题。3、本发明通过摩擦滚动原理带动光管完成挤压过程，因此，本发明无需送料设备、卸料装备就可实现光管自动送料及卸料作业，从而降低了凹坑管生产线的投资成本。

附图说明

图1为本发明整体三维示意图。

图2为本发明除辅助系统外的三维示意图。

图3为传动系统三维示意图。

图4为传动系统分解三维示意图。

图5为主动齿轮轴三维示意图。

图6为滚压系统三维示意图。

图7为滚压系统半剖示意图。

图8为导向系统示意图。

图9为导向系统、滚压系统、传动系统的装配关系示意图。

图10为夹紧系统三维示意图。

图11为垫板与导向柱的装配三维示意图。

图12为压紧板与拉紧螺栓的装配三维示意图。

图13为辅助系统三维示意图。

图中：

1.传动系统，11.主动齿轮轴，12.圆锥滚动轴承，13.开口螺母，14.轴承端盖，15.小齿轮，16.大齿轮，17.中部键槽，18.左部键槽，19.右部键槽；111.第一阶梯轴，112.第二阶梯轴，113.第三阶梯轴，114.第四阶梯轴。

2.滚压系统，21.滚轮，22.压头，23.V形槽。

3.导向系统，31.导向块，32.调距块，33.圆腔，34.导向凹槽。

4夹紧系统，41.垫板，42.导向柱，43.压紧板，44.拉紧螺栓，45.导向凸起；46.矩形缺口。

5.助系统，51.支撑架，52.辊子。

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~图2，一种凹坑传热管同步滚压成型装置，由传动系统1，滚压系统2，导向系统3，夹紧系统4，辅助系统5构成。其装配关系为：传动系统1的主动齿轮轴11中部外侧套有滚压系统2，主动齿轮轴11的两端部外侧套有导向系统3，导向系统3通过导向凹槽34安装于夹紧系统4内，夹紧系统4左右两侧分别设计有辅助系统5。

工作原理为：电动机带动减速器旋转，减速器带动传动系统1旋转，传动系统1带动滚压系统2旋转；滚压系统2与光管接触，当滚压系统2旋转时，就能使压头22滚压光管，从而形成凹坑管。

参照图3~图5，传动系统1用于传递电动机的动力，并用于安装滚压系统2及导向系统3。所述传动系统1包括主动齿轮轴11、圆锥滚动轴承12、开口螺母13、轴承端盖14、小齿轮15、大齿轮16。所述齿轮轴第一阶梯轴111中部设计有中部键槽17，中部键槽17外套有滚压系统2，从而主动齿轮轴11的旋转运动通过键传递给滚压系统2。主动齿轮轴11第二阶梯轴112处套有圆锥滚动轴承12，圆锥滚动轴承12用于支撑主动齿轮轴11，从而使主动齿轮轴11旋转。主动齿轮轴11第三阶梯轴113处设计有外螺纹，外螺纹上连接有开口螺母13，开口螺母13用于定位并紧固圆锥滚动轴承12的内圈。开口螺母13外套有轴承端盖14，轴承端盖14用于定位并紧固圆锥滚动轴承12的外圈；轴承端盖14通过螺栓与导向系统3形成紧固连接。主动齿轮轴11第四阶梯轴114左端处设计有左部键槽18，左部键槽18通过键连接有小齿轮15，小齿轮15与减速器的输出的齿轮啮合，从而使电机的运动及动力传递给主动齿轮轴11。主动齿轮轴11第四阶梯轴114右端处设计有右部键槽19，右部键槽19通过键连接有大齿轮16。主动齿轮轴11上的大齿轮16与被动齿轮轴上的大齿轮相互啮合，从而保证主动滚轮21与被动滚轮同步旋转，从而防止光管偏心挤压。

参照图6~图7，滚压系统2用于安装、定位，并挤压光管。所述滚压系统2包括滚轮21、压头22。所述滚轮21呈中空圆盘状，滚轮21的内侧表面设计有键槽，键槽内安装有键，键上下两侧分别连接有滚轮21与主动齿轮轴11，从而使主动齿轮轴11的动力传递给滚轮21。滚轮21外侧表面设计有V形槽23，V形槽23用于安装、定位光管；此外，V形槽23还用于限制光管的变形，使光管受压时，金属只能向管内流动形成凹坑管。V形槽23的底面及两侧面设计有沿周向均匀分布的盲孔，盲孔内配合安装有压头22。当滚轮21旋转时，从而带动压头22挤压光管，最终形成凹坑管。由于主动滚轮21与被动滚轮同步滚动，因此可防止光管偏心挤压，进而确保凹坑的大小、深度、间距、形状的一致性好。

参照图8~图9，导向系统3用于承载传动系统1、滚压系统2的重力，并用于调整主动滚轮21与被动滚轮21之间的间距，从而调整光管挤压深度；此外，导向系统3还用于承载滚压系统2的反作用力。所述导向系统3包括导向块31、调距块32。所述调距块32呈带倒角的长方体状，调距块32安放于上下导向块31之间，从而调整主动滚轮21与被动滚轮21之间的间距，进而调整光管挤压深度。

所述导向块31呈厚板状，导向块31中心处设计有圆腔33，圆腔33与圆锥滚动轴承12外表面接触，圆腔33的周向设计有均布的螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔将轴承端盖14紧固于导向块31表面，从而使导向块31承载传动系统1、滚压系统2的重力。导向块31的左右两侧均设计有沿长度方向贯通的矩形导向凹槽34，矩形导向凹槽34内滑动配合安装有夹紧系统4的导向柱42，从而将滚压系统2的反作用力传递给导向柱42。

参照图10~图12，夹紧系统4用于安装，传动系统1、滚压系统2、导向系统3的重力，并承载反作用力。所述夹紧系统4包括垫板41、导向柱42、压紧板43、拉紧螺栓44。所述垫板41为长方体，垫板41上表面焊接有4个导向柱42。所述导向柱42呈7形；沿长度方向上，导向柱42侧面设计有矩形导向凸起45，矩形导向凸起45安装于矩形导向凹槽34内并形成滑动配合，从而使导向柱42承载系统反扭矩。导向柱42的顶部设计有通孔，通孔内有拉紧螺栓44穿过。

所述压紧板43中部设计有矩形缺口46，矩形缺口46与导向块31接触。矩形缺口46两侧设计有矩形凸起，矩形凸起可插入矩形导向凹槽34内，从而确定压紧板43在导向柱42上的位置。压紧板43的顶部两端处设计有六边形盲孔，盲孔用于承载螺栓的反扭矩。六边形盲孔底面设计有圆形通孔，拉紧螺栓44穿过圆形通孔将压紧板43与导向柱42形成紧固里连接，从而使压紧板43压紧导向块31。

参照图13，辅助系统5用于支撑光管。所述辅助系统5包括支撑架51，辊子52。所述支撑架51呈U形，支撑架51顶部通过销轴连接有辊子52。所述辊子52中部设计有弧形槽，弧形槽与光管接触，从而使辅助系统5支撑光管。

Claims (4)

1.一种凹坑传热管同步滚压成型装置，由传动系统（1），滚压系统（2），导向系统（3），夹紧系统（4），辅助系统（5）构成；其特征为：传动系统（1）的主动齿轮轴（11）中部外侧套有滚压系统（2），主动齿轮轴（11）的两端部外侧套有导向系统（3），导向系统（3）通过导向凹槽（34）安装于夹紧系统（4）内，夹紧系统（4）左右两侧分别设计有辅助系统（5）；

所述传动系统（1）包括主动齿轮轴（11）、圆锥滚动轴承（12）、开口螺母（13）、轴承端盖（14）、小齿轮（15）、大齿轮（16）；所述主动齿轮轴（11）第一阶梯轴（111）中部设计有中部键槽（17），中部键槽（17）外套有滚压系统（2）；主动齿轮轴（11）第二阶梯轴（112）处套有圆锥滚动轴承（12）；主动齿轮轴（11）第三阶梯轴（113）处设计有外螺纹，外螺纹上连接有用于紧固圆锥滚动轴承（12）内圈的开口螺母（13）；开口螺母（13）外套有用于紧固圆锥滚动轴承（12）外圈的轴承端盖（14），轴承端盖（14）通过螺栓与导向系统（3）形成紧固连接；主动齿轮轴（11）第四阶梯轴（114）左端处设计有左部键槽（18），左部键槽（18）通过键连接有小齿轮（15），小齿轮（15）与减速器的输出的齿轮啮合；主动齿轮轴（11）第四阶梯轴（114）右端处设计有右部键槽（19），右部键槽（19）通过键连接有大齿轮（16）；主动齿轮轴（11）上的大齿轮（16）与被动齿轮轴上的大齿轮相互啮合；

所述滚压系统（2）包括滚轮（21）、压头（22）；所述滚轮（21）呈中空圆盘状，滚轮（21）的内侧表面设计有键槽，键槽内安装有键，键上下两侧分别连接有滚轮（21）与主动齿轮轴（11）；滚轮（21）外侧表面设计有V形槽（23），V形槽（23）的底面及两侧面设计有沿周向均匀分布的盲孔，盲孔内配合安装有压头（22）。

2.根据权利要求1所述的一种凹坑传热管同步滚压成型装置，其特征在于：所述导向系统（3）包括导向块（31）、调距块（32）；所述调距块（32）呈带倒角的长方体状，调距块（32）安放于上下导向块（31）之间；所述导向块（31）呈厚板状，导向块（31）中心处设计有圆腔（33），圆腔（33）与圆锥滚动轴承（12）外表面接触；圆腔（33）的周向设计有均布的螺纹孔，螺栓穿过螺纹孔将轴承端盖（14）紧固于导向块（31）表面；导向块（31）的左右两侧均设计有沿长度方向贯通的矩形导向凹槽（34），矩形导向凹槽（34）内滑动配合安装有夹紧系统（4）的导向柱（42）。

3.根据权利要求1所述的一种凹坑传热管同步滚压成型装置，其特征在于：所述夹紧系统（4）包括垫板（41）、导向柱（42）、压紧板（43）、拉紧螺栓（44）；所述垫板（41）为长方体，垫板（41）上表面焊接有4个导向柱（42）；所述导向柱（42）呈7形；沿长度方向上，导向柱（42）侧面设计有矩形导向凸起（45），矩形导向凸起（45）安装于矩形导向凹槽（34）内并形成滑动配合；导向柱（42）的顶部设计有通孔；所述压紧板（43）中部设计有矩形缺口（46），矩形缺口（46）两侧设计有矩形凸起；压紧板（43）的顶部两端处设计有六边形盲孔，六边形盲孔底面设计有圆形通孔；拉紧螺栓（44）穿过圆形通孔将压紧板（43）与导向柱（42）形成紧固连接。

4.根据权利要求1所述的一种凹坑传热管同步滚压成型装置，其特征在于：所述辅助系统（5）包括支撑架（51），辊子（52）；所述支撑架（51）呈U形，支撑架（51）顶部通过销轴连接有辊子（52）；所述辊子（52）中部设计有弧形槽，弧形槽与光管接触。

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