CN110640997A - 一种蒸汽弯曲机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蒸汽弯曲机，包括：蒸汽发生源，用于产生导入待弯曲管件的高温蒸汽；冷凝水源，用于提供导入待弯曲管件的冷凝水；压缩空气源，用于提供导入待弯曲管件的压缩空气；弯曲夹具，用于装夹待弯曲管件。采用蒸汽式弯曲机对热塑性管件进行弯曲，不仅操作简单，而且还能根据具体需要更换弯曲夹具对成型的热塑性管道进行折弯加工，生产成本低，操作灵活性强。
Description
技术领域
本发明涉及塑料型材折弯设备技术领域，具体涉及一种蒸汽弯曲机。
背景技术
热塑性管道比如油管、电动车冷却管，由于其本身的物理特性，折弯管道的制作不易，目前带有折弯的结构的热塑性管道一般采用塑料成型设备制作，在塑料折弯管道的成型过程中，需要先将塑料原料加热成熔融状态，再注入模具成型，过程复杂只适合大规模生产，不适于根据具体需要对成型的热塑性管道进行折弯加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蒸汽弯曲机来解决热塑性管道不易折弯加工的难题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种蒸汽弯曲机，包括：
蒸汽发生源，用于产生导入待弯曲管件的高温蒸汽；
冷凝水源，用于提供导入待弯曲管件的冷凝水；
压缩空气源，用于提供导入待弯曲管件的压缩空气；
弯曲夹具，用于装夹待弯曲管件。
作为本发明的一种改进，还包括自动控制柜，与所述蒸汽发生源、冷凝水源、压缩空气源的控制件电性连接。
作为本发明的一种改进，所述蒸汽发生源包括：
蒸发容器，呈筒形形状，用于储存待蒸发的水；
加热体，设置在所述蒸发容器上，用于为水的蒸发提供热量；
导气罩，盖设在所述蒸发容器的上端，用于将在所述蒸发容器内产生的蒸汽导出。
作为本发明的一种改进，所述蒸发容器的内部腔体被隔板分为上部和下部，所述下部为待蒸发的水提供盛装空间，所述下部的底端还与固接在所述蒸发容器侧壁上的进水管连通，所述上部与所述导气罩密封连接。
作为本发明的一种改进，所述加热体包括通过隔板悬置于所述蒸发容器内的加热棒和缠绕在所述蒸发容器外围的感应加热线圈，所述加热棒周向间隔固定在所述隔板上，所述隔板通过凸部固定在所述蒸发容器的内壁上，所述隔板与所述蒸发容器的内壁形成容许蒸汽通过的中心孔通道和围绕在所述中心孔通道均布的弧状通道。
作为本发明的一种改进，所述弯曲夹具上设有用于将蒸汽发生源、冷凝水源、压缩空气源的介质输出端口连通到待弯曲管件的连接头，所述连接头包括：
环状电机，其定子环固定连接在所述弯曲夹具上，其转子环设置在所述定子环内；
转动中间管，位于所述转子环内部，所述转动中间管的外壁与所述转子环的内壁固定连接，所述转动中间管的内壁上开设有螺旋槽；
介质输入管，一端与所述定子环固定连接，另一端为自由端用于与所述蒸汽发生源、冷凝水源及压缩空气源的输出端口连接，所述介质输入管的管道与所述转动中间管的管道密封连通；
介质输出管，一端与所述转动中间管的一端固定连接，另一端为自由端且伸入所述待弯曲管件内部，所述介质输出管的管道与所述转动中间管的管道连通。
作为本发明的一种改进，所述介质输出管设为自由端的端部连接有分水盘，所述分水盘与所述介质输出管的管道密封连通，所述分水盘上远离所述介质输出管的端面设有若干翼板，所述介质输出管内的介质在翼板的导向作用下朝向所述待弯曲管件的内壁运动。
作为本发明的一种改进，所述待弯曲管件的内部设有温度传感器，所述待弯曲管件弯曲处的外表面设有应力传感器，温度传感器、应力传感器与自动控制柜电连接，所述自动控制柜含有一个控制电路，所述控制电路包括：
温度传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容C1，其引脚2依次串联有电阻R1、电感M1；
应力传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容C2，其引脚2依次串联有电阻R2、电感M2；
电容C3，其上端与电感M1的右端相连，下端与电容M2的右端相连；
增益器T1，其正相输入端与R4串联，R4的另一端分别连接R6、R7，其负相输入端分别连接有电容C3的下端、电阻R3、电容C4，其输出端与R5一端相连；
电容C4，其上端与所述增益器T1的负相输入端相连，其下端接地；
电阻R5，其另一端依次串联有电阻R6、电阻R7，电阻R7的另一端接地；
稳压二级管P1，其正极与R5的右端相连，其负极与稳压二极管P2的负极相连，稳压二极管P2的正极接地；
频率变送器W1，其引脚1分别连接有电阻R8、二极管D2的正极，二极管D2的负极接地，电阻R8的另一端连接电源；其引脚2与稳压二级管P1的正极相连；其引脚3、4接地；其引脚5、9接电源输入端；其引脚8分别连接二极管D3的负极、电容C5一端，二极管D3的正极接地，电容C5的另一端与引脚7、引脚6相连；引脚6还与并联的电阻R9、电容C6连接，引脚6、电阻R9、电容C6接地；
增益器T2、增益器T3，二者的负相输入端连接频率变送器W1的引脚7输出的电压信号，该电压信号与增益器T2、增益器T3的正相输入端连接的电阻R10、R11、R12组成的比较电路进行电压对比。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的蒸汽发生源的结构示意图；
图3为图2蒸汽发生源的内部截面图；
图4为本发明的连接头的结构示意图；
图5为本发明的控制电路图。
图中各构件为：
10-蒸汽发生源，11-蒸发容器，11a-上部，11b-下部，12-加热体，12a-加热棒，12b-感应加热线圈，13-导气罩，14-进水管，15-隔板，15a-凸部，15b-中心孔通道，15c-弧状通道，
20-待弯曲管件，
30-冷凝水源，
40-压缩空气源，
50-弯曲夹具，
60-自动控制柜，
70-连接头，71-环状电机，71a-定子环,71b-转子环，72-转动中间管，72a-螺旋槽，73-介质输入管，74-介质输出管，75-分水盘，76-翼板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一种蒸汽弯曲机，包括：
蒸汽发生源10，用于产生导入待弯曲管件20的高温蒸汽；
冷凝水源30，用于提供导入待弯曲管件20的冷凝水；此处冷凝水源可实施为采用水泵将储水罐内的冷凝水通入待弯曲管件20内；
压缩空气源40，用于提供导入待弯曲管件20的压缩空气；此处压缩空气源可实施为压缩空气罐；
弯曲夹具50，用于装夹待弯曲管件20。此次的弯曲夹具50是将待弯曲管件根据需要弯曲的形状进行装夹固定柱，再进行之后的弯曲塑性工序。
上述技术方案的工作原理：在利用本发明提供的弯曲机对热塑性管件进行弯曲的原理是先将蒸汽发生源10产生的热蒸汽通入待弯曲管件20内，对其进行加热直至成熔融状态，此时待弯曲管件20是最适宜进行弯曲的状态，在弯曲夹具50的装夹作用下，待弯曲管件20被塑形成最终需要弯曲的形状，等到待弯曲管件20完全贴合弯曲夹具50的装夹形状后，再向待弯曲管件20内通入冷凝水，呈熔融状态的待弯曲管件20被管路中的冷凝水冷却后定型，定型完毕后再将压缩空气通入待弯曲管件20中吹干。在此过程中，蒸汽发生源10、冷凝水源30、压缩空气源40均与待弯曲管件20连接同一个进口和出口。
上述技术方案的有益效果：采用蒸汽式弯曲机对热塑性管件进行弯曲，不仅操作简单，而且还能根据具体需要更换弯曲夹具对成型的热塑性管道进行折弯加工，生产成本低，操作灵活性强。
在本发明的一个实施例中，还包括自动控制柜60，与所述蒸汽发生源10、冷凝水源30、压缩空气源40的控制件电性连接。自动控制柜60可对蒸汽发生源10、冷凝水源30、压缩空气源40进行自动启停动作，便于操作，而且远程启停，安全性高。
在本发明的一个实施例中，所述蒸汽发生源10包括：
蒸发容器11，呈筒形形状，用于储存待蒸发的水；
加热体12，设置在所述蒸发容器11上，用于为水的蒸发提供热量；
导气罩13，盖设在所述蒸发容器11的上端，用于将在所述蒸发容器11内产生的蒸汽导出。
蒸汽发生源10的作用是自发产生高温蒸汽，再将高温蒸汽通入待弯曲管件20内。蒸发容器11内的水在吸收加热体12散发的热量后别蒸发为气体，高温蒸汽在导气罩13的集聚导向作用下流出导入待弯曲管件20内。
在本发明的一个实施例中，所述蒸发容器11的内部腔体被隔板15分为上部11a和下部11b，所述下部11b为待蒸发的水提供盛装空间，所述下部11b的底端还与固接在所述蒸发容器11侧壁上的进水管14连通，所述上部11a与所述导气罩13密封连接。
蒸发容器11的下部用于盛装待蒸发的水，蒸发水是通过外接的进水管14导入蒸发容器11中，而产生的水蒸气则集聚到蒸发容器的上部导入导气罩13内，用隔板将蒸发容器11分为上部和下部主要的为了避免蒸汽在翻滚过程中携带少量水，在一定程度上影响蒸汽加热待弯曲管件20的效率。
在本发明的一个实施例中，所述加热体12包括通过隔板15悬置于所述蒸发容器11内的加热棒12a和缠绕在所述蒸发容器11外围的感应加热线圈12b，所述加热棒12a周向间隔固定在所述隔板15上，所述隔板15通过凸部15a固定在所述蒸发容器11的内壁上，所述隔板15与所述蒸发容器11的内壁形成容许蒸汽通过的中心孔通道15b和围绕在所述中心孔通道15b均布的弧状通道15c。
上述技术方案的工作原理：水蒸发产生蒸汽所需的热量是由加热体12提供的，加热体12产生热量的原理是对位于蒸发容器11外的感应加热线圈12b通入电流从而产生涡流磁场，而位于蒸发容器11内部的加热棒12a在涡流磁场中发生电磁感应产生焦耳热，从而将水蒸发为蒸汽。
上述技术方案的有益效果：这种加热方式不仅加热效率高，可以快速持续产生足够的蒸汽，而且在不需要蒸汽时可立即停止，不会浪费能源，安全性好。
在本发明的一个实施例中，所述弯曲夹具50上设有用于将蒸汽发生源10、冷凝水源30、压缩空气源40的介质输出端口连通到待弯曲管件20的连接头70，所述连接头70包括：
环状电机71，其定子环71a固定连接在所述弯曲夹具50上，其转子环71b设置在所述定子环71a内；
转动中间管72，位于所述转子环71b内部，所述转动中间管72的外壁与所述转子环71b的内壁固定连接，所述转动中间管的内壁上开设有螺旋槽(72a)；
介质输入管73，一端与所述定子环71a固定连接，另一端为自由端用于与所述蒸汽发生源10、冷凝水源30及压缩空气源40的介质输出端口连接，所述介质输入管73的管道与所述转动中间管72的管道密封连通；
介质输出管74，一端与所述转动中间管72上远离所述介质输入管73的一端固定连接，另一端为自由端且伸入所述待弯曲管件20内部，所述介质输出管74的管道与所述转动中间管72的管道连通。
上述技术方案的工作原理：往待弯曲管件20内导入蒸汽、冷凝水、压缩空气的作用分别是加热管件、冷却管件、清理管件，倘若使用常见的普通连接头将这些介质导入待弯曲管件20后，这些介质会填充满待弯曲管件20的整个横截面并向前推进，直至从待弯曲管件20的另一端流出，这种导入流动方式往往会导致介质的热量传递得不到充分的利用，比如冷凝水通过普通连接头导入待弯曲管件20后，冷凝水在流动过程中会吸收待弯曲管件20的热量从而达到冷却待弯曲管件20的目的，采用普通连接头时，处于外围的冷凝水由于与管壁直接接触会率先吸收待弯曲管件20的管壁的热量，而处于中心地带的冷凝水吸收热量则较迟。如果冷凝水的流速过快，处于中心地带的冷凝水还没有来得及进行充分的热传递就被排出，这种情况不管流速多快，其热量传递效率还是很低，浪费能源成本；如果降低冷凝水的流动速度，虽然热量传递效率上升了，但其降温冷却的时间也相应增加了。另外蒸汽加热工序及压缩空气清理工序也同样面临此问题。
而如果采用本实施例提供的连接头则是利用高速旋转产生的离心力将这些导入介质甩向待弯曲管件20的管壁上进行有效而高速的热传递，从而达到加热或冷却的目的。比如通入冷凝水的具体工作流程是：将冷凝水源的输出端口与连接头上的介质输入管73连接，介质输入管73通过定子环71a固定在弯曲夹具50上保持固定不动，而转子环71b在环状电机71通电后会绕自身轴线高速转动，而连接为一体且内部管道连通的转动中心管72与介质输出管74随转子环71b高速转动，冷凝水在经介质输入管73流入转动中心管72，冷凝水在螺旋槽72b的作用下，在从介质输出管74流出时，会产生向外扩散的离心力，在此较大离心力的作用下，冷凝水会沿待弯曲管件20的管壁流动，与待弯曲管件20进行充分的热量交换，如果加快冷凝水的流速时，提高环状电机71的转动速度以增加所产生的离心力，依然可以保证冷凝水能够相对平铺在待弯曲管件20的管壁上进行充分的热交换。其它介质的工作原理和冷凝水的工作原理一致。采用本实施例提供的连接头在提高流速时可以通过提高环状电机71转速的方式提以保证热量交换效率，安全有效。
在本发明的一个实施例中，所述介质输出管74设为自由端的一端连接有分水盘75，所述分水盘75与所述介质输出管74的管道密封连通，所述分水盘75上远离所述介质输出管74的端面设有若干翼板76，所述介质输出管74内的介质在翼板76的导向作用下朝向所述待弯曲管件20的内壁运动。分水盘及翼板的作用是为了确保介质输出管73内的介质无论环状电机71的转速大小，介质依然可以流向待弯曲管件20的管壁上。
在本发明的一个实施例中，所述待弯曲管件20的内部设有温度传感器，所述待弯曲管件20弯曲处的外表面设有应力传感器，温度传感器、应力传感器与自动控制柜60电连接，所述自动控制柜60含有一个控制电路，所述控制电路包括：
温度传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容C1，其引脚2依次串联有电阻R1、电感M1；
应力传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容C2，其引脚2依次串联有电阻R2、电感M2；
电容C3，其上端与电感M1的右端相连，下端与电容M2的右端相连；
增益器T1，其正相输入端与R4串联，R4的另一端分别连接R6、R7，其负相输入端分别连接有电容C3的下端、电阻R3、电容C4，其输出端与R5一端相连；
电容C4，其上端与所述增益器T1的负相输入端相连，其下端接地；
电阻R5，其另一端依次串联有电阻R6、电阻R7，电阻R7的另一端接地；
稳压二级管P1，其正极与R5的右端相连，其负极与稳压二极管P2的负极相连，稳压二极管P2的正极接地；
频率变送器W1，其引脚1分别连接有电阻R8、二极管D2的正极，二极管D2的负极接地，电阻R8的另一端连接电源；其引脚2与稳压二级管P1的正极相连；其引脚3、4接地；其引脚5、9接电源输入端；其引脚8分别连接二极管D3的负极、电容C5一端，二极管D3的正极接地，电容C5的另一端与引脚7、引脚6相连；引脚6还与并联的电阻R9、电容C6连接，引脚6、电阻R9、电容C6接地；
增益器T2、增益器T3，二者的负相输入端连接频率变送器W1的引脚7输出的电压信号，该电压信号与增益器T2、增益器T3的正相输入端连接的电阻R10、R11、R12组成的比较电路进行电压对比。
由于待弯曲管件20在弯曲过程中，其温度指标是控制介质通入与否的一个重要指标，另外待弯曲管件20在弯曲处的应力也是管件是否弯曲成型的指标之一，即成型前其弯曲处存在抗弯曲应力，待其弯曲成型后，抗弯曲应力则消失。因此通过检测温度和应力这两个指标即可实现对对蒸汽发生源10、冷凝水源30、压缩空气源40进行自动启停动作的精确控制。
有益效果：温度传感器、应力传感器的两路检测信号经过滤波处理后，再转换为数字方波信号，经过两个稳压二级管稳压后再经信号输送线路传输，避免了信号在传输过程中衰减及受干扰，提高了信号测量、采集的精度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内中。
Claims (8)
1.一种蒸汽弯曲机，其特征在于，包括：
蒸汽发生源(10)，用于产生导入待弯曲管件(20)的高温蒸汽；
冷凝水源(30)，用于提供导入待弯曲管件(20)的冷凝水；
压缩空气源(40)，用于提供导入待弯曲管件(20)的压缩空气；
弯曲夹具(50)，用于装夹待弯曲管件(20)。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽弯曲机，其特征在于：还包括自动控制柜(60)，与所述蒸汽发生源(10)、冷凝水源(30)、压缩空气源(40)的控制件电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种蒸汽弯曲机，其特征在于：所述蒸汽发生源(10)包括：
蒸发容器(11)，呈筒形形状，用于储存待蒸发的水；
加热体(12)，设置在所述蒸发容器(11)上，用于为水的蒸发提供热量；
导气罩(13)，盖设在所述蒸发容器(11)的上端，用于将在所述蒸发容器(11)内产生的蒸汽导出。
4.根据权利要求3所述的一种蒸汽弯曲机，其特征在于：所述蒸发容器(11)的内部腔体被隔板(15)分为上部(11a)和下部(11b)，所述下部(11b)为待蒸发的水提供盛装空间，所述下部(11b)的底端还与固接在所述蒸发容器(11)侧壁上的进水管(14)连通，所述上部(11a)与所述导气罩(13)密封连接。
5.根据权利要求4所述的一种蒸汽弯曲机，其特征在于：所述加热体(12)包括通过隔板(15)悬置于所述蒸发容器(11)内的加热棒(12a)和缠绕在所述蒸发容器(11)外围的感应加热线圈(12b)，所述加热棒(12a)周向间隔固定在所述隔板(15)上，所述隔板(15)通过凸部(15a)固定在所述蒸发容器(11)的内壁上，所述隔板(15)与所述蒸发容器(11)的内壁形成容许蒸汽通过的中心孔通道(15b)和围绕在所述中心孔通道(15b)均布的弧状通道(15c)。
6.根据权利要求1所述的一种蒸汽弯曲机，其特征在于：所述弯曲夹具(50)上设有用于将蒸汽发生源(10)、冷凝水源(30)、压缩空气源(40)的介质输出端口连通到待弯曲管件(20)的连接头(70)，所述连接头(70)包括：
环状电机(71)，其定子环(71a)固定连接在所述弯曲夹具(50)上，其转子环(71b)设置在所述定子环(71a)内；
转动中间管(72)，位于所述转子环(71b)内部，所述转动中间管(72)的外壁与所述转子环(71b)的内壁固定连接，所述转动中间管(72)的内壁上开设有螺旋槽(72a)；
介质输入管(73)，一端与所述定子环(71a)固定连接，另一端为自由端用于与所述蒸汽发生源(10)、冷凝水源(30)及压缩空气源(40)的介质输出端口连接，所述介质输入管(73)的管道与所述转动中间管(72)的管道密封连通；
介质输出管(74)，一端与所述转动中间管(72)上远离所述介质输入管(73)的一端固定连接，另一端为自由端且伸入所述待弯曲管件(20)内部，所述介质输出管(74)的管道与所述转动中间管(72)的管道连通。
7.根据权利要求6所述的一种蒸汽弯曲机，其特征在于：所述介质输出管(74)设为自由端的一端连接有分水盘(75)，所述分水盘(75)与所述介质输出管(74)的管道密封连通，所述分水盘(75)上远离所述介质输出管(74)的端面设有若干翼板(76)，所述介质输出管(74)内的介质在翼板(76)的导向作用下朝向所述待弯曲管件(20)的内壁运动。
8.根据权利要求2所述的一种蒸汽弯曲机，其特征在于：所述待弯曲管件(20)的内部设有温度传感器，所述待弯曲管件(20)弯曲处的外表面设有应力传感器，温度传感器、应力传感器与自动控制柜(60)电连接，所述自动控制柜(60)含有一个控制电路，所述控制电路包括：
温度传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容C1，其引脚2依次串联有电阻R1、电感M1；
应力传感器，其引脚1连接有电压输入端，其引脚3接地，且引脚1、3之间还连接有电容C2，其引脚2依次串联有电阻R2、电感M2；
电容C3，其上端与电感M1的右端相连，下端与电容M2的右端相连；
增益器T1，其正相输入端与R4串联，R4的另一端分别连接R6、R7，其负相输入端分别连接有电容C3的下端、电阻R3、电容C4，其输出端与R5一端相连；
电容C4，其上端与所述增益器T1的负相输入端相连，其下端接地；
电阻R5，其另一端依次串联有电阻R6、电阻R7，电阻R7的另一端接地；
稳压二级管P1，其正极与R5的右端相连，其负极与稳压二极管P2的负极相连，稳压二极管P2的正极接地；
频率变送器W1，其引脚1分别连接有电阻R8、二极管D2的正极，二极管D2的负极接地，电阻R8的另一端连接电源；其引脚2与稳压二级管P1的正极相连；其引脚3、4接地；其引脚5、9接电源输入端；其引脚8分别连接二极管D3的负极、电容C5一端，二极管D3的正极接地，电容C5的另一端与引脚7、引脚6相连；引脚6还与并联的电阻R9、电容C6连接，引脚6、电阻R9、电容C6接地；
增益器T2、增益器T3，二者的负相输入端连接频率变送器W1的引脚7输出的电压信号，该电压信号与增益器T2、增益器T3的正相输入端连接的电阻R10、R11、R12组成的比较电路进行电压对比。
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