CN112275832B - 一种螺旋风管机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋风管机，用于将钢板卷制为螺旋风管，螺旋风管机包括钢卷筒、预卷送料辊、匀热组件和卷制辊，预卷送料辊从钢卷筒上抽拉一条钢板送往卷制辊，卷制辊将钢板螺旋压制成为螺旋风管，匀热组件设置在钢卷筒和卷制辊之间，匀热组件对待卷制的钢板均匀加热。预卷送料辊包括至少两组导料辊轮，两组导料辊轮将钢板预先弯曲为半径逐渐减小的弧形板并导向卷制辊，匀热组件位于两组导料辊轮之间，匀热组件为与钢板滑动接触的热管部件，热管内注有用于换热的汞流体。螺旋风管机还包括表面加热组件，表面加热组件设置在预卷送料辊和卷制辊之间，表面加热组件加热待成型钢板的弧形内表面。

Description

一种螺旋风管机

技术领域

本发明涉及金属管卷制技术领域，具体为一种螺旋风管机。

背景技术

螺旋风管机是一种将一定宽度的钢板条料卷制为螺旋管状的机器，钢板条料由送料结构送入卷制位置进行螺旋卷制。

现有技术中，都只是进行机械式的弯曲卷制，弯曲会产生弯曲应力，因为卷入前的钢板条弯曲半径是大于螺旋风管半径的，所以，卷入时产生的弯曲应力是有一个向外张开的趋势，如果成型后的螺旋风管在接缝处向外张开，则会扩大缝隙，造成卷制失败，卷制质量无法保证，残余的应力即使在卷制完毕后尚未引起缝隙扩大而让该产生通过了质量验收，也可能会在之后的一段时间内应力释放使得钢板涨开影响使用，所以，如何消除卷制应力，保证螺旋风管尺寸精确，缝隙合缝严实是螺旋风管机领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋风管机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种螺旋风管机，用于将钢板卷制为螺旋风管，螺旋风管机包括钢卷筒、预卷送料辊、匀热组件和卷制辊，预卷送料辊从钢卷筒上抽拉一条钢板送往卷制辊，卷制辊将钢板螺旋压制成为螺旋风管，匀热组件设置在钢卷筒和卷制辊之间，匀热组件对待卷制的钢板均匀加热。

螺旋风管机的基础部分有钢卷筒和卷制辊，从钢卷筒上抽拉出一条钢板进行卷制，卷制辊作为成型位置的定型辊需要可调节距离以便更改卷制起来的螺旋风管的直径，匀热组件的加入，大大改善卷制过程的应力，因为钢板在卷制过程中会有较大的形变且后续并不恢复，而是保持螺旋状态，所以，如果对于应力完全放任不管，则由于卷制是由较大的弯曲半径(平钢板弯曲半径为无无穷大)卷制为较小的弯曲半径，所有成型部位的钢板都有向外扩张的趋势，向外扩张则内应力减小，机械式的卷制辊束缚了已经成为螺旋风管的钢板向外扩张的趋势，内应力累积在板内，随着时间延续而慢慢减小，在前期过程就容易出现内应力过大而涨开产生缝隙的问题，本申请通过在卷制时预先均匀加热板材，在较高的温度下进行卷制而内应力生成较少，从而减小涨开力。

进一步的，预卷送料辊包括至少两组导料辊轮，两组导料辊轮将钢板预先弯曲为半径逐渐减小的弧形板并导向卷制辊，匀热组件位于两组导料辊轮之间，匀热组件为与钢板滑动接触的热管部件，热管内注有用于换热的汞流体。预先卷制，减小由无穷大弯曲半径的平条钢板直接在卷制辊处变为小半径螺旋风管的形变量，形变量减小，由此产生的内应力减小，匀热组件能够先行消除掉预卷制过程中产生的应力。汞流体为金属，换热量极大，可以快速累积设置在一旁的加热器的热量并准确传递到待加热的钢板部位上，卷制过程放慢的话，可以换为热油等换热介质。

进一步的，螺旋风管机还包括表面加热组件，表面加热组件设置在预卷送料辊和卷制辊之间，表面加热组件加热待成型钢板的弧形内表面。待卷入钢板如果在卷制前很小一段距离内，可以让内外表面的温度产生差异，内表面温度高于外表面一定程度，温度还来不及发生传热过程就被卷为螺旋风管，则温度不同造成的冷却应力是与卷制应力相反的，较高的平均温度下，机械卷制造成的应力较低，应力是让钢板向外涨开，而弧形板内表面温度高与外表面，在冷却过程中，内表面收缩大于外表面，让弧形的钢板有一个向内弧形收缩的趋势，抵消卷制应力，保证卷制尺寸精确，不产生缝隙。

进一步的，表面加热组件包括电子转移板组和电流构建极板，电子转移板组与待加热表面紧靠设置，电子转移板组将待加热钢板内的电子转移至钢板卷制弧内表面，电流构建极板包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极紧贴钢板卷制弧内表面，第一电极和第二电极之间通过导线连接并加载电压，电流构建极板在钢板上加载电流。电流构建极板的两个电极分别与钢板接触，加载电压后钢板作为导体产生电流I，微观上，电流是由于电子的转移造成的，进一步的，如果只是通过电极加载电流的话，则电流在钢板内均匀分布的，由一个电极流往另一个电极，只能均匀加热，而本申请设置的电子转移板组可以让电子富集到待加热的表面，电子富集在待加热的表面，电子的流动也就大多在表面进行，电流生热在微观上就是电子的高速流动与原子核的碰撞摩擦产生的热量，在本申请中体现为，电流的生热生成于待加热表面，达到迅速的表面加热目的，且这一加热方式快于钢板自身的传热速度，热传导是通过粒子的无规则运动相互撞击发生的传导，传播速度慢于定向流动的电子摩擦与流动路径上粒子的摩擦热-电阻生热，钢板厚度方向上温度梯度分布，带有目的性的构建温度差异，在卷制完毕降温时发生不同程度的收缩，从而给到一个向内抱紧的应力，完善卷制结构，保证螺旋风管没有缝隙。

进一步的，电子转移板组包括正电荷板和负电荷板，正电荷板和负电荷板通过导线连接加载直流电压，正电荷板与钢板待加热表面面对面，负电荷板与钢板待加热表面的背面面对面。正电荷板和负电荷板加载直流电压后作为富集这正电荷与负电荷的吸引板和斥力板，类似于充电后的电容，正电荷板将钢板内的电子吸引，负电荷板排斥钢板内的电子，完成了电子在钢板内的转移，之后再行在钢板上加载电流，也就只会加热内表面了，为了充分保证电子转移，应当将正电荷板和负电荷板设计得大一些，在钢板的长度方向上充分覆盖电流构建极板并延伸出一段。正电荷板和负电荷板上根据所加载的电压大小不同可以分布不同数量的电荷量，对于钢板内电子的吸斥力也不同，进而可以改变钢板内在厚度方向上的电子密度，形成电子密度差异，电子密度不同，钢板通电后不同的厚度层加热功率不同，造成温度梯度曲线，正电荷板和负电荷板的电压大小改变温度梯度曲线的斜率，电流构建极板营造的电流I大小改变温度梯度曲线的起始位置，从而让钢板在表面加热阶段的温度可控。

进一步的，第一电极和第二电极各有两组，第一电极和第二电极分别沿钢板长度方向分布。各两个电极，扩大电流作用范围，扩大加热区域。

进一步的，螺旋风管机还包括支撑辊，支撑辊被动旋转，支撑辊在成型后的螺旋风管两侧下方承托起螺旋风管。成型的螺旋风管被可靠支撑起来，顺畅传递往后续位置。

进一步的，卷制辊卷制起来的螺旋风管具有重叠的边幅，新卷入的钢板由外往内包裹原有螺旋风管边幅。边幅重叠起来的钢板可以允许缝隙部位有误差余量，新卷入的钢板从外往内包裹原有螺旋风管边幅，再一次利用钢板卷入完毕收缩时产生向内抱紧力的效果，让外层钢板向内紧贴原先的螺旋风管的边幅外表面，贴合紧密，缝隙小。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过预卷送料辊将钢板条从钢卷筒上抽拉出来送往卷制辊处卷为螺旋风管，送料过程中先行均匀加热消除残余内应力，先行均匀加热让钢板预先升温到一个较高值，在后续的表面加热处可以更快速的进行分层加热达到预期温度分布，减少表面加热阶段的时间，表面加热可以快速改变钢板在厚度方向上的温度分布，加热通过电流完成，热量生成速度快于热传导速度，厚度方向上分层的温度在卷入螺旋风管完毕后，可以在厚度方向上产生收缩力，内表面温度高，收缩大于外表面，趋势是往内收缩，抵消卷制过程造成的外张趋势应力，边幅重叠一部分，向内收缩的新卷入钢板与已经卷制成型的螺旋风管边幅贴合更紧密，消除缝隙。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的俯视结构示意图；

图2是图1中的视图A-A；

图3是图1中的视图B-B；

图4是本发明钢板卷入螺旋风管位置处的示意图；

图5是图4中的视图C-C；

图6是本发明表面加热组件的结构示意图；

图7是本发明电子转移板组对于钢板内电子的作用力示意图；

图8是本发明钢板厚度方向的电子密度与温度分布示意图。

图中：1-钢卷筒、2-预卷送料辊、3-匀热组件、4-表面加热组件、41-电子转移板组、411-正电荷板、412-负电荷板、42-电流构建极组、421-第一电极、422-第二电极、5-卷制辊、6-支撑辊、91-钢板、92-螺旋风管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种螺旋风管机，用于将钢板91卷制为螺旋风管92，螺旋风管机包括钢卷筒1、预卷送料辊2、匀热组件3和卷制辊5，预卷送料辊2从钢卷筒1上抽拉一条钢板91送往卷制辊5，卷制辊5将钢板91螺旋压制成为螺旋风管92，匀热组件3设置在钢卷筒1和卷制辊5之间，匀热组件3对待卷制的钢板91均匀加热。

螺旋风管机的基础部分有钢卷筒1和卷制辊5，从钢卷筒1上抽拉出一条钢板进行卷制，卷制辊5作为成型位置的定型辊需要可调节距离以便更改卷制起来的螺旋风管的直径，匀热组件3的加入，大大改善卷制过程的应力，因为钢板91在卷制过程中会有较大的形变且后续并不恢复，而是保持螺旋状态，所以，如果对于应力完全放任不管，则由于卷制是由较大的弯曲半径(平钢板91弯曲半径为无无穷大)卷制为较小的弯曲半径，所有成型部位的钢板都有向外扩张的趋势，向外扩张则内应力减小，机械式的卷制辊5束缚了已经成为螺旋风管92的钢板91向外扩张的趋势，内应力累积在板内，随着时间延续而慢慢减小，在前期过程就容易出现内应力过大而涨开产生缝隙的问题，本申请通过在卷制时预先均匀加热板材，在较高的温度下进行卷制而内应力生成较少，从而减小涨开力。

如图1、2所示，预卷送料辊2包括至少两组导料辊轮，两组导料辊轮将钢板91预先弯曲为半径逐渐减小的弧形板并导向卷制辊5，匀热组件3位于两组导料辊轮之间，匀热组件3为与钢板91滑动接触的热管部件，热管内注有用于换热的汞流体。预先卷制，减小由无穷大弯曲半径的平条钢板直接在卷制辊5处变为小半径螺旋风管的形变量，形变量减小，由此产生的内应力减小，匀热组件3能够先行消除掉预卷制过程中产生的应力。汞流体为金属，换热量极大，可以快速累积设置在一旁的加热器的热量并准确传递到待加热的钢板部位上，卷制过程放慢的话，可以换为热油等换热介质。

如图1、2所示，螺旋风管机还包括表面加热组件4，表面加热组件4设置在预卷送料辊2和卷制辊5之间，表面加热组件4加热待成型钢板91的弧形内表面。如图5所示，待卷入钢板91如果在卷制前很小一段距离内，可以让内外表面的温度产生差异，内表面温度高于外表面一定程度，温度还来不及发生传热过程就被卷为螺旋风管，则温度不同造成的冷却应力是与卷制应力相反的，较高的平均温度下，机械卷制造成的应力较低，应力是让钢板向外涨开，而弧形板内表面温度高与外表面，在冷却过程中，内表面收缩大于外表面，让弧形的钢板有一个向内弧形收缩的趋势，抵消卷制应力，保证卷制尺寸精确，不产生缝隙。

如图6～8所示，表面加热组件4包括电子转移板组41和电流构建极板42，电子转移板组41与待加热表面紧靠设置，电子转移板组41将待加热钢板内的电子转移至钢板91卷制弧内表面，电流构建极板42包括第一电极421和第二电极422，第一电极421和第二电极422紧贴钢板91卷制弧内表面，第一电极421和第二电极422之间通过导线连接并加载电压，电流构建极板42在钢板91上加载电流。如图6所示，电流构建极板42的两个电极分别与钢板91接触，加载电压后钢板91作为导体产生电流I，微观上，电流是由于电子的转移造成的，进一步的，如果只是通过电极加载电流的话，则电流在钢板91内均匀分布的，由一个电极流往另一个电极，只能均匀加热，而本申请设置的电子转移板组41可以让电子富集到待加热的表面，即如图6所示的下表面，电子富集在待加热的表面，电子的流动也就大多在表面进行，电流生热在微观上就是电子的高速流动与原子核的碰撞摩擦产生的热量，在本申请中体现为，电流的生热生成于待加热表面，达到迅速的表面加热目的，且这一加热方式快于钢板91自身的传热速度，热传导是通过粒子的无规则运动相互撞击发生的传导，传播速度慢于定向流动的电子摩擦与流动路径上粒子的摩擦热-电阻生热，钢板厚度方向上温度梯度分布，带有目的性的构建温度差异，在卷制完毕降温时发生不同程度的收缩，从而给到一个向内抱紧的应力，完善卷制结构，保证螺旋风管没有缝隙。

如图6所示，电子转移板组41包括正电荷板411和负电荷板412，正电荷板411和负电荷板412通过导线连接加载直流电压，正电荷板411与钢板91待加热表面面对面，负电荷板412与钢板91待加热表面的背面面对面。正电荷板411和负电荷板412加载直流电压后作为富集这正电荷与负电荷的吸引板和斥力板，类似于充电后的电容，正电荷板411将钢板91内的电子吸引，负电荷板412排斥钢板91内的电子，完成了电子在钢板91内的转移，之后再行在钢板91上加载电流，也就只会加热内表面了，为了充分保证电子转移，应当将正电荷板411和负电荷板412设计得大一些，在钢板91的长度方向上充分覆盖电流构建极板42并延伸出一段。正电荷板411和负电荷板412上根据所加载的电压大小不同可以分布不同数量的电荷量，对于钢板91内电子的吸斥力也不同，进而可以改变钢板91内在厚度方向上的电子密度，形成电子密度差异，如图8所示，电子密度不同，钢板91通电后不同的厚度层加热功率不同，造成温度梯度曲线，上下表面温度差为图6中的ΔT，正电荷板411和负电荷板412的电压大小改变温度梯度曲线的斜率，电流构建极板42营造的电流I大小改变温度梯度曲线的起始位置，从而让钢板91在表面加热阶段的温度可控。

第一电极421和第二电极422各有两组，第一电极421和第二电极422分别沿钢板91长度方向分布。各两个电极，扩大电流作用范围，扩大加热区域。

螺旋风管机还包括支撑辊6，支撑辊6被动旋转，支撑辊6在成型后的螺旋风管92两侧下方承托起螺旋风管92。如图3所示，成型的螺旋风管92被可靠支撑起来，顺畅传递往后续位置。

卷制辊5卷制起来的螺旋风管92具有重叠的边幅，新卷入的钢板由外往内包裹原有螺旋风管92边幅。边幅重叠起来的钢板91可以允许缝隙部位有误差余量，如图4、5所示，新卷入的钢板91从外往内包裹原有螺旋风管92边幅，再一次利用钢板91卷入完毕收缩时产生向内抱紧力的效果，让外层钢板91向内紧贴原先的螺旋风管92的边幅外表面，贴合紧密，缝隙小。

本发明的工作原理：预卷送料辊2将钢板91条从钢卷筒1上抽拉出来送往卷制辊5处卷为螺旋风管92，送料过程中先行均匀加热消除残余内应力，先行均匀加热让钢板91预先升温到一个较高值，在后续的表面加热处可以更快速的进行分层加热达到预期温度分布，减少表面加热阶段的时间，表面加热可以快速改变钢板91在厚度方向上的温度分布，加热通过电流完成，热量生成速度快于热传导速度，厚度方向上分层的温度在卷入螺旋风管92完毕后，可以在厚度方向上产生收缩力，内表面温度高，收缩大于外表面，趋势是往内收缩，抵消卷制过程造成的外张趋势应力，边幅重叠一部分，向内收缩的新卷入钢板91与已经卷制成型的螺旋风管92边幅贴合更紧密，消除缝隙。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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。

Claims (6)

1.一种螺旋风管机，用于将钢板(91)卷制为螺旋风管(92)，其特征在于：所述螺旋风管机包括钢卷筒(1)、预卷送料辊(2)、匀热组件(3)和卷制辊(5)，所述预卷送料辊(2)从钢卷筒(1)上抽拉一条钢板(91)送往卷制辊(5)，所述卷制辊(5)将钢板(91)螺旋压制成为螺旋风管(92)，所述匀热组件(3)设置在钢卷筒(1)和卷制辊(5)之间，匀热组件(3)对待卷制的钢板(91)均匀加热；

所述螺旋风管机还包括表面加热组件(4)，所述表面加热组件(4)设置在预卷送料辊(2)和卷制辊(5)之间，表面加热组件(4)加热待成型钢板(91)的弧形内表面；

所述表面加热组件(4)包括电子转移板组(41)和电流构建极板(42)，所述电子转移板组(41)与待加热表面紧靠设置，电子转移板组(41)将待加热钢板内的电子转移至钢板(91)卷制弧内表面，所述电流构建极板(42)包括第一电极(421)和第二电极(422)，所述第一电极(421)和第二电极(422)紧贴钢板(91)卷制弧内表面，第一电极(421)和第二电极(422)之间通过导线连接并加载电压，电流构建极板(42)在钢板(91)上加载电流。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋风管机，其特征在于：所述预卷送料辊(2)包括至少两组导料辊轮，两组导料辊轮将钢板(91)预先弯曲为半径逐渐减小的弧形板并导向卷制辊(5)，所述匀热组件(3)位于两组导料辊轮之间，所述匀热组件(3)为与钢板(91)滑动接触的热管部件，热管内注有用于换热的汞流体。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋风管机，其特征在于：所述电子转移板组(41)包括正电荷板(411)和负电荷板(412)，所述正电荷板(411)和负电荷板(412)通过导线连接加载直流电压，所述正电荷板(411)与钢板(91)待加热表面面对面，所述负电荷板(412)与钢板(91)待加热表面的背面面对面。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋风管机，其特征在于：所述第一电极(421)和第二电极(422)各有两组，第一电极(421)和第二电极(422)分别沿钢板(91)长度方向分布。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋风管机，其特征在于：所述螺旋风管机还包括支撑辊(6)，所述支撑辊(6)被动旋转，支撑辊(6)在成型后的螺旋风管(92)两侧下方承托起螺旋风管(92)。

6.根据权利要求1所述的一种螺旋风管机，其特征在于：所述卷制辊(5)卷制起来的螺旋风管(92)具有重叠的边幅，新卷入的钢板由外往内包裹原有螺旋风管(92)边幅。

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