CN111805219A - 一种换热器管束自动穿管方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种换热器管束自动穿管方法。包括：调准穿管位置：将换热管排插入输送机构中，夹持机构对输送机构进行夹持；输送机构将换热管排连续或间歇穿入到管板及折流板的板孔中，输送至换热管的尾部时，输送机构停止工作；松开夹持机构，输送机构向后移动，推管机构向下移动一个孔位，随后推管机构推动换热管排的后端使换热管排继续穿入折流板，至换热管排的位置符合工艺设计要求，完成一排换热管的穿管任务。本发明的有益效果：实现了换热管与孔板的孔中心的自动精确定位，能够降低操作人员的劳动强度，减少操作人员的数量，节约成本；一次同时将多根换热管穿入换热器的折流板的孔板，穿管速度快，提升换热器的制造效率，提高经济效益。

Description

一种换热器管束自动穿管方法

技术领域

本发明属于换热器加工技术领域，具体涉及一种换热器管束自动穿管方法。

背景技术

换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。

换热器包括诸多类别，其中，管式换热器的常见类型包括固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器，管式换热器中包括方形或圆形等依据实际要求的不同类型的折流板，折流板是用来改变流体流向的板，常用于管式换热器设计壳程介质流道，根据介质性质和流量以及换热器大小确定折流板的多少。折流板被设置在壳程，它既可以提高传热效果，还起到支撑管束的作用。折流板有弓形和圆盘-圆环形两种，弓形折流板有单弓形、双弓形和三弓形三种，折流板上开设有几十至上万个板孔，每个板孔中均安装有换热管，换热管的两端固定在管板上。

在现有换热器的制作过程中，一次仅能实现1 根的换热管的穿入，效率较慢，同时刚性夹持容易损坏换热管，所以，本发明提出一种能够实现精确定位和多管同时穿入的换热器管束自动穿管方法。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种具有高穿管效率的换热器管束自动穿管方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种换热器管束自动穿管方法，基于一种换热器管束智能自动穿管机，所述换热器管束自动穿管机的前端设有一管束导向机构和一推管机构，所述换热器管束自动穿管机的后端也设有另一管束导向机构，包括以下步骤：

S1：调准穿管位置

通过一控制系统控制机架带动输送机构运动，使输送机构输送的换热管的轴线方向和一折流板的板孔轴线方向一致，并设置为坐标原点，同时，设定好换热器的各规格参数，以便于精确定位穿管位置；

S2：送入换热管排

将换热管排插入输送机构中，夹持机构对输送机构进行夹持；

S3：穿管动作

S31：输送机构将换热管排连续或间歇穿入到管板及折流板的板孔中，当输送机构输送至换热管的尾部时，输送机构停止工作；

S32：松开夹持机构，输送机构向后移动，使位于所述自动穿管机的前端的管束导向机构和推管机构退出换热管排，推管机构向下移动一个孔位，随后推管机构推动换热管排的后端使换热管排继续穿入折流板，至换热管排的位置符合工艺设计要求，完成一排换热管的穿管任务。

优选的是，所述换热器的各规格参数包括折流板的孔径直径、板孔的排布以及各个孔径之间的间距。

优选的是，S3的步骤后还包括：

S4：根据S1中设定的折流板的各个孔径之间的间距，驱动输送机构移动一定的位置，重复上述S2-S3步骤，完成第二排换热管的穿管动作；

S5、重复上述步骤依次类推不断重复，直至将全部换热管穿完，完成整个换热器的穿管作业。

优选的是，S1步骤前还包括：将换热器的两个管板和若干个折流板放置在一换热器孔板支架上，所述两个管板放置在所述换热器孔板支架的两端，所述折流板放置在两个所述管板的中间，使所述管板和所述折流板的板孔处于同一水平方向，便于穿管动作。

优选的是，其特征在于，S1步骤前还可以根据换热管的管径规格调节夹持机构的位置。

优选的是，S2具体包括：

将多根换热管按照折流板的间距排列成一排，每根换热管的穿入前端均放置专用一导引头，用于导引换热管进入输送机构的沟槽和折流板的板孔中，此过程中，夹持机构通过输送机构对换热管排进行夹持。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、通过控制系统控制输送机构在X、Y、Z三个方向上运动，实现换热管与孔板的孔中心的自动精确定位，采用机械驱动进行连续穿管，与人工穿管进行相比，能够降低操作人员的劳动强度，减少操作人员的数量，节约成本，并且由于机械穿管速度比人工穿管速度快，能够加快换热器的制造速度，提高经济效益。

2、本发明一次同时将多根换热管穿入换热器的折流板的板孔，穿管速度快，提升换热器的制造效率，节约成本，提高经济效益。

3、穿管时，采用柔性夹持让换热管自动穿入，有效的避免了强制穿管划伤或损坏换热管，保证换热管不受损伤。

4、本方法在根据折流板的各规格参数调准位置后，换热管可以与折流板的每个孔自动对准，实现半自动穿入，提高工作效率。

5、本方法通过驱动输送机构在 X、Y 两个方向上运动，实现换热管与孔板的孔中心的自动精确定位。

6、本方法采用换热器两端部孔板一次同时穿入完成的方法，改变了现有穿管作业中先放置一端的管板进行穿管，然后再进行另外一端管板穿管的工序，提高效率。

附图说明

图1为自动穿管机的总体结构示意图一；

图2为自动穿管机的总体结构示意图二；

图3为自动穿管机的局部结构示意图一；

图4为自动穿管机的局部结构示意图二；

图5为自动穿管机的局部结构示意图三；

图6为换热器管束穿管方法的流程图；

图7为自动穿管机穿管时与换热器孔板支架的局部位置关系示意图；

图8为自动穿管机与管束导向机构和推管机构的局部位置示意图；

图9为导引头结构示意图。

以上各图中：

1、输送机构； 101、上皮带机体； 102、下皮带机体；

103、第一环形皮带； 104第二环形皮带； 2、夹持机构；

201、第一夹持滚轮； 202、第一夹持架； 203、第二夹持滚轮；

204、第二夹持架； 206、夹持驱动件； 207、夹持扶正杆，

3、驱动机构： 301、第一皮带滚筒；302、第二皮带滚筒；

303、传动件； 304、驱动件； 305、皮带驱动轮

4、机架； 401、主框架； 402、主驱动件；

403、Y支架； 405、X支架； 407、穿管支架；

5、涨紧机构； 501、涨紧滚筒； 502、涨紧链轮；

503、拉紧螺杆； 6、换热管； 7、换热器孔板支架；

8、管板； 9、折流板； 10、推管机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本发明的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图6-9所示，本实施例提出了一种换热器管束自动穿管方法，基于一种换热器管束智能自动穿管机，换热器管束智能自动穿管机的前端设有管束导向机构和推管机构10，换热器管束智能自动穿管机的后端也设有管束导向机构，推管机构10的前方设置一高度为一孔位的推板，包括以下步骤：

前期准备工作：将换热器两个管板8和折流板9按设计要求安装固定在换热器孔板支架7上，两个管板8放置在换热器孔板支架7的两端，折流板9放置在两个管板8的中间，使所述管板8和所述折流板9的板孔处于同一水平方向，便于穿管动作。在换热器一侧管板8外，安装好自动穿管机。根据换热管6的管径规格调节夹持机构2的位置，并将自动穿管机前后端的管束导向机构的管间距调整好。这样放置，可以一次同时穿入换热器两端部孔板，改变了现有穿管作业中先放置一端的管板8进行穿管，然后再进行另外一端管板8穿管的工序，提高效率。

S1：调准穿管位置

通过控制系统控制机架4带动输送机构1运动，使输送机构1输送的换热管6的轴线方向和折流板9的待穿板孔的轴线方向一致，并设置为坐标原点，同时，设定好换热器的各规格参数，以便于精确定位穿管位置；

上述换热器的规格参数包括换热器折流板9的间距，折流板9的孔径直径及板孔的排布。

本实施例中控制系统优选为PLC控制器或者是工控机控制系统，工控机控制系统包括但不仅限于单片机。

S2：送入换热管排

将换热管排插入输送机构1中，夹持机构2对输送机构1进行夹持；

具体而言，将多根换热管按照折流板9的间距排列成一排，每根换热管的穿入前端均放置专用一导引头，利用后端的管束导向机构将换热管导入输送机构的沟槽和折流板9的板孔中，夹持机构2通过输送机构对换热管排进行夹持，此过程中，换热管排由夹持机构2夹紧，驱动件304驱动输送机构1转动，带动换热管6连续或间断进行穿入动作。

S3：穿管动作

S31：输送机构将换热管排连续或间歇穿入到管板8及折流板9的板孔中，当输送机构1输送至换热管排的尾部时，输送机构1停止工作；

S32：松开夹持机构2，输送机构1跟随穿管支架407向后移动，使位于所述自动穿管机的前端的管束导向机构和推管机构10退出换热管排，推管机构10向下移动一个孔位，随后推管机构10推动换热管排的后端使换热管排继续穿入折流板9，至换热管排与折流板9的距离位置符合工艺设计要求，完成一排换热管的穿管任务。

S4：根据S1中设定的换热器的折流板9的间隔，驱动输送机构1移动一定的位置，重复上述S2-S3步骤，完成第二排换热管6的穿管动作；

S5、重复上述步骤依次类推不断重复，直至将全部换热管6穿完，完成整个换热器的穿管作业。

待完成全部穿管工作后，使自动穿管机移动到所需要的待机位置。

本实施例提出的一种换热器管束自动穿管方法，将现有的单根换热管穿管方式改变成多根换热管6同时穿入，并且实现自动化精确对孔定位，机械化连续穿管作业；能够满足较长换热管的穿管；同时，缩短了穿管周期，降低了工人的劳动强度。

如图1-5所示，上述提到了一种换热器管束智能自动穿管机，具体包括机架4、输送机构1、夹持机构2和驱动机构3，还配置有控制系统，用于控制自动穿管机动作，控制系统优选为PLC控制器或者是工控机控制系统，工控机控制系统包括但不仅限于单片机。机架4具有一个开放性容置空间，机架4包括主框架401、Y支架403、X支架405和穿管支架407，主框架401由主体前、后框架和两个主体侧板共同组成一个四柱框架结构，放置于地面，通过调节四柱框架结构的四角处的地脚螺柱，可以保证自动穿管机在水平位置上固定。主框架401的四个柱上均安装有滑轨，滑轨上设置有滑块，滑块上还安装有升降侧板，两个主体侧板的中央在上分别设置有竖直放置的主驱动件402，主框架401与Y支架403之间通过两侧的升降侧板连接，主驱动件402驱动Y支架403沿着滑轨作直线往复运动；

Y支架403、X支架405和穿管支架407设置为大小依次减小的水平放置的平台，其中，Y支架403的前后两侧上安装有滑轨，滑轨上安装有滑块，滑块上安装有X支架405，Y支架403的中间左右放置有Y驱动件，Y驱动件驱动X支架405沿着滑轨作直线往复运动；

X支架405的左右两侧上安装有滑轨，滑轨上安装有滑块，滑块上安装有穿管支架407，X支架405的中间设置有一个与Y驱动件垂直放置的X驱动件，穿管支架407上安装所述输送机构1，X驱动件驱动穿管支架407带动输送机构1沿着X支架405运动的垂直方向作直线往复运动。

本实施例中，上述的驱动件均设置为电机和丝杠，电机驱动各连接支架沿着丝杠作直线往复运动。

输送机构1跟随主框架401、Y支架403、X支架405和穿管支架407在三维空间内运动，实现穿管动作的精准定位。

本实施例中输送机构1包括上皮带机体101、下皮带机体102、两个环形皮带，两个环形皮带分别为第一环形皮带103和第二环形皮带104，两个环形皮带分别安装在上皮带机体101和下皮带机体102上，两个环形皮带之间形成一个容置换热管6的可调空间，环形皮带上设置有与换热管6形状相配合的沟槽，用于放置换热管6，实现对换热管6的柔性输送，减少对换热管6的损伤。

夹持机构2安装在输送机构1上，位于两个环形皮带之间，夹持机构2带动环形皮带实现对换热管6的柔性夹持动作，防止环形皮带由于换热管6的增多而发生形变，使环形皮带可以承受更大的力，以输送更多的换热管6。

夹持机构2具体包括第一夹持滚轮201、第一夹持架202、第二夹持滚轮203、第二夹持架204和夹持驱动件206，第一夹持架202、第二夹持架204均设置为门型结构，第一夹持架202和第二夹持架204相对设置分别与上皮带机体101和下皮带机体103扣合连接，第一夹持滚轮201安装第一夹持架202和上皮带机体101的连接空间处，第二夹持滚轮203安装在第二夹持架204和下皮带机体102的连接空间处，夹持驱动件206与第一夹持架202或第二夹持架204连接，夹持驱动件206驱动第一夹持架202或第二夹持架204上下运动。本实施例中，夹持驱动件206驱动第二夹持架204上下运动，使两个环形皮带形成的容置换热管6的空间大小变化，从而实现对换热管6的夹持和松开。

第一夹持滚轮201和第二夹持滚轮203均设置为若干个排列的滚轮。上述夹持驱动件206包括但不限于气缸，气缸驱动第一夹持件或第二夹持件带动第一夹持滚轮201或第二夹持滚轮203上下移动以夹持环形皮带。

上述夹持机构2还包括夹持扶正杆207，所述夹持扶正杆207与所述第一夹持架202或所述第二夹持架204连接，所述夹持驱动件206驱动所述第一夹持架202或所述第二夹持架204沿着夹持扶正杆207上下运动。本实施例中，夹紧扶正杆207固定在下皮带机体102上，并与第二夹持架204连接，保证第二夹持架204在运功过程中不出现偏差。

驱动机构3安装在输送机构1上，用以带动输送机构1转动，驱动机构3包括第一皮带滚筒301、第二皮带滚筒302、传动件303和驱动件304，第一皮带滚筒301安装在第一环形皮带103的一侧，第二皮带滚筒302安装在第二环形皮带104的同侧，传动件303安装在第一皮带滚筒301和第二皮带滚筒302之间，驱动件304驱动第一皮带滚筒301或第二皮带滚筒302经由传动件303带动第二皮带滚筒302或第一皮带滚筒301转动，从而实现两个环形皮带实现反向同步运动。本实施例中，第一皮带滚筒301还同轴安装有皮带驱动轮305，驱动件304通过皮带连接皮带驱动轮305驱动第一皮带滚筒301转动，驱动件304驱动第一皮带滚筒301经由传动件303带动第二皮带滚筒302转动，从而实现两个环形皮带实现反向同步运动。

上述传动件303设置为两个相互啮合的传动轮，两个传动轮分别和第一皮带滚筒301和第二皮带滚筒302同轴设置，对应的传动轮与皮带轮同步转动。本实施例中，驱动件304包括但不限于电机。

本发明还包括两个涨紧机构5，涨紧机构5分别位于两个环形皮带的安装驱动机构3的相对一侧，用于涨紧对应的所述环形皮带。

涨紧机构5包括涨紧滚筒501，涨紧滚筒501同轴设置一涨紧链轮502，涨紧链轮502与一拉紧螺杆503连接，拉紧螺杆503转动经由涨紧链轮502使环形皮带涨紧。涨紧滚筒501跟随皮带轮转动。

实施例2：

本实施例与实施例1相比，技术方案做出以下改进：

换热器管束智能自动穿管机中，将环形皮带替换为若干个连接板和链条，若干个连接板安装在链条上，可以跟随链条转动，连接板设置为钢性材料，连接板上硫化有软质垫板，软质垫板上设置有与换热管6形状相配合的若干个沟槽，用于输送换热管6。

本方法还可以应用于其他需要穿管的孔板上，包括但不限于折流板9。

以上所述，为本发明的具体实施方式，其目的在于让技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，任何根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘出或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各部件和工艺方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。

Claims (6)

1.一种换热器管束自动穿管方法，基于一种换热器管束智能自动穿管机，所述换热器管束自动穿管机的前端设有一管束导向机构和一推管机构，所述换热器管束自动穿管机的后端也设有另一管束导向机构，其特征在于，包括以下步骤：

S1：调准穿管位置

通过一控制系统控制机架带动输送机构运动，使输送机构输送的换热管的轴线方向和一折流板的板孔轴线方向一致，并设置为坐标原点，同时，设定好换热器的各规格参数，以便于精确定位穿管位置；

S2：送入换热管排

将换热管排插入输送机构中，夹持机构对输送机构进行夹持；

S3：穿管动作

S31：输送机构将换热管排连续或间歇穿入到管板及折流板的板孔中，当输送机构输送至换热管的尾部时，输送机构停止工作；

S32：松开夹持机构，输送机构向后移动，使位于所述自动穿管机的前端的管束导向机构和推管机构退出换热管排，推管机构向下移动一个孔位，随后推管机构推动换热管排的后端使换热管排继续穿入折流板，至换热管排的位置符合工艺设计要求，完成一排换热管的穿管任务。

2.根据权利要求1所述的一种换热器管束自动穿管方法，其特征在于，所述换热器的各规格参数包括折流板的孔径直径、板孔的排布以及各个孔径之间的间距。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种换热器管束自动穿管方法，其特征在于，S3的步骤后还包括：

S4：根据S1中设定的折流板的各个孔径之间的间距，驱动输送机构移动一定的位置，重复上述S2-S3步骤，完成第二排换热管的穿管动作；

S5、重复上述步骤依次类推不断重复，直至将全部换热管穿完，完成整个换热器的穿管作业。

4.根据权利要求3所述的一种换热器管束自动穿管方法，其特征在于，S1步骤前还包括：将换热器的两个管板和若干个折流板放置在一换热器孔板支架上，所述两个管板放置在所述换热器孔板支架的两端，所述折流板放置在两个所述管板的中间，使所述管板和所述折流板的板孔处于同一水平方向，便于穿管动作。

5.根据权利要求1-2、4任意一项所述的一种换热器管束自动穿管方法，其特征在于，S1步骤前还可以根据换热管的管径规格调节夹持机构的位置。

6.根据权利要求5所述的一种换热器管束自动穿管方法，其特征在于，S2具体包括：

将多根换热管按照折流板的间距排列成一排，每根换热管的穿入前端均放置专用一导引头，用于导引换热管进入输送机构的沟槽和折流板的板孔中，此过程中，夹持机构通过输送机构对换热管排进行夹持。

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