CN113319149A - 一种生产环形金属波纹管的一体成型设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产环形金属波纹管的一体成型设备及方法，包括依次设置的放料机、焊接机、牵引机、成型机、整形机、清洗机以及收料机，钢带放在放料机上，经过焊接、牵引、成型、整形、清洗，最后连续生产出环形结构的金属波纹管。本发明一体成型设备将平整的钢带通过多个模板逐渐制成圆管、然后再焊接，通过多个成型模具在圆管的表面逐渐旋压成带环形初波的波纹管，最后通过多个渐变螺距滚轴沿着初波的轨迹对圆管再次旋压，最终得到环形金属波纹管。本方法生产波纹管的环形波经过多次旋压渐变成型，保留了原材料的机械性能和物理特性，优化波纹管成型参数，波纹管更加柔软，提高了抗疲劳次数，大大提高波纹管的使用寿命。

Description

一种生产环形金属波纹管的一体成型设备及方法

技术领域

本发明属于管材生产设备技术领域，具体涉及波纹管，尤其是一种生产环形金属波纹管的一体成型设备及方法。

背景技术

金属波纹管主要是补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等作用，广泛应用于石化、仪表、航天、化工、电力、水泥、冶金等行业。其中，环形波纹管是波纹呈闭合圆环状的管形壳体。它的波与波之间由圆环状波纹串联而成。传统的环形波纹管通常使用液压机挤压成闭合的圆环状的环形波纹。

经过检索，发现一篇与本专利申请相近似的中国专利公开文献，名称为：一种金属波纹管成型机及应用该成型机的成型方法，公开号为：CN112296154A，该专利公开文献公开了一种金属波纹管成型机及应用该成型机的成型方法，涉及钢管加工技术领域，一种金属波纹管成型机，包括机台、成型滚筒以及旋转驱动组件；成型滚筒轴向两侧分别设有钢管插入口和挤压口；成型滚筒内部固定有若干旋压瓣模，各旋压瓣模共同围成有型腔；机台于成型滚筒轴向的两侧分别设有管端定位组件以及挤压油缸。一种金属波纹管成型方法，包括钢管插入、钢管夹持及旋压等步骤。

通过对比发现，上述专利公开文献存在如下问题：

1、首先要通过专用设备将钢带加工成圆管，然后再将圆管安装到上述设备后，再一个波纹一个波纹的挤压成环形波纹，其装卡次数多，无法实现真正意义上的一体成型，而且占用空间大，生产效率低下，无法实现连续生产。

2、采用液压挤压成型方式生产的波纹管，每个波纹均为瞬间挤压成型，钢带的机械性能严重受损，因此加工的波纹管的柔性差、使用寿命低。

因此，急需研制一款生产效率高、产品性能优良且实现连续生产的一种生产环形金属波纹管的一体成型设备及方法。

发明内容

本发明提供一种结构简单、提高产品使用寿命、且实现连续生产的一种生产环形金属波纹管的一体成型设备及方法。

本发明的方案是这样实现的：

一种生产环形金属波纹管的一体成型设备，包括依次设置的放料机、焊接机、牵引机、成型机、整形机、清洗机以及收料机，钢带放在放料机上，经过焊接、牵引、成型、整形、清洗后，连续生产出环形结构的金属波纹管；

所述整形机包括卡盘、卡爪以及渐变螺距滚轴，所述卡盘旋转安装在整形机的机架上，所述卡盘径向均匀间隔移动安装三个卡爪，每个卡爪上均旋转安装有渐变螺距滚轴，所述渐变螺距滚轴的轴线均与所述卡盘的轴线平行，所述渐变螺距滚轴的外缘制有渐变的螺旋，所述卡盘上安装有联动机构，该联动机构与所述渐变螺距滚轴相连接，用于实现三个所述渐变螺距滚轴同步动作；

所述牵引机，用于提供牵引、传送动力。

而且，所述联动机构包括链轮和链条，所述链轮为三个，且分别安装在相邻两个所述渐变螺距滚轴之间的卡盘上，三个所述渐变螺距滚轴均与所述链条连接。

而且，所述焊接机包括管材渐变成型单元和焊接单元，所述钢带首先进入管材渐变成型单元将其渐变成为圆筒状结构后再通过焊接单元焊接成圆管。

而且，所述管材渐变成型单元包括多个模板以及导轨，所述导轨横向固装在焊接机的机架上，所述导轨上滑动安装有多个间隔设置的模板，每块模板上均制有容纳钢带的钢带型腔，所述模板上的钢带型腔由圆弧状渐变为圆形结构。

而且，所述钢带型腔一侧的模板上安装有至少一个滚轮，所述滚轮与所述钢带相接触，所述滚轮安装在所述模板的前端面。

而且，所述滚轮通过光轴及连接板固装在所述模板的前端面。

而且，所述成型机包括多个依次间隔设置的成型模具，所述成型模具滑动安装在成型机的机架上，所述成型模具的输出端内旋转安装有内螺旋套，所述内螺旋套内壁制有等距螺旋，所述成型模具（的输出端部旋转安装有导向套，所述内螺旋套用于压制环形的初波。

而且，每个所述成型模具内的内螺旋套的螺距，从进料端至出料端依次变窄。

一种生产环形金属波纹管的一体成型设备的方法，包括如下步骤：

步骤一、首先将钢带放置在放料机上，放料机的放料盘带动钢带卷材旋转实现连续送料的目的；

步骤二、钢带通过焊接机逐渐变形，使得钢带的半径逐渐变小，最终制成圆管结构；

步骤三、所述圆管通过焊接机将缝隙进行焊接；

步骤四、所述圆管通过牵引机牵引实现自动连续送料；

步骤五、通过成型机，将所述圆管的表面加工成环形结构的初波；

步骤六、通过渐变螺距滚轴，将所述圆管的初波进行整形，从而制得标准的环形的金属波纹管；

步骤七、清洗环形金属波纹管表面的油渍；

步骤八、将成品环形金属波纹管存放至收料机中。

而且，所述步骤六中，所述渐变螺距滚轴的螺距逐渐变窄。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明一体成型设备上安装有多个模板，每块模板上均制有容纳钢带的钢带型腔，而且每块模板上的钢带型腔由弧形结构渐变成圆管结构，该多个模板有效保证了钢带变形时的机械性能，使得加工成型后的圆管的拼接缝平整、无毛刺，为后续缝隙焊接提供有力的质量保证，从而有效的提高了产品的使用寿命。

2、本发明一体成型设备设置有三个成型模具，其作用是先将圆管表面逐渐旋压成环状的初波，该道工序为渐进式旋压法，且三个成型模具的螺距由大到小，由大初波段逐渐变成小初波段，经过多次旋压制得的环形初波的成型效果好，且有效保证了钢带的机械性能，提高产品的使用寿命。

3、本发明一体成型设备设置有一套整形机，该整形机上安装有三个渐变螺距滚轴，将三个渐变螺距滚轴均匀设置在圆管的外缘处，然后通过内螺旋套及三个渐变螺距滚轴的旋转，对圆管形成的初波继续挤、旋压制得环形结构的金属波纹管，不仅实现连续生产，而且制得的环形波纹均匀，质量高、机械性能优良。

4、本发明可以连续不间断生产出环形结构的波纹管，钢带从设备的一端进如，从设备的另一端直接生产出标准的环形金属波纹管。生产过程中，钢带首先逐渐变形成圆管再焊接，然后在圆管表面加工成初波，最后通过三个渐变螺距滚轴沿着初波的轨迹对圆管再次挤、旋压，最终形成标准的环形金属波纹管。通过本加工方法可加工直径范围在4mm至50mm之间的波纹管，应用范围广，生产效率高，波纹管的柔性高，提高了抗疲劳次数，大大提高其使用寿命，具有广泛推广应用的价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的焊接机结构示意图；

图3为本发明的管材渐变成型单元的局部结构示意图；

图4为本发明的管材渐变成型单元的整体结构示意图；

图5为本发明的滚轮结构示意图；

图6为本发明的成型机结构示意图；

图7为本发明的成型模具结构示意图；

图8为本发明的内螺旋套的结构示意图；

图9为本发明的整形机立体结构示意图；

图10为本发明的整形机的主视图；

图11为本发明的渐变螺距滚轴的结构示意图；

图12为本发明的生产流程图。

附图标记：

1-放料机、2-焊接机、3-牵引机、4-成型机、5-整形机、6-清洗机、7-收料机、A-钢带、B-金属波纹管、8-管材渐变成型单元、9-焊接单元、10-模板、11-滚轮、12-导轨、13-定位块、101-钢带型腔、14-光轴、15-连接板、16-成型模具、17-内螺旋套、18-导向套、19-卡盘、20-卡爪、21-旋转座、22-渐变螺距滚轴、23-锁母、24-锁紧块、25-链轮、26-链条。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述。

一种生产环形金属波纹管的一体成型设备，如图1所示，包括依次设置的放料机1、焊接机2、牵引机3、成型机4、整形机5、清洗机6以及收料机7，钢带A放在放料机1上，经过焊接、牵引、成型、整形、清洗后，最后连续生产出环形结构的金属波纹管B。

本实施例中，所述焊接机2如图2所示，包括管材渐变成型单元8和焊接单元9，所述钢带A首先进入管材渐变成型单元8将其渐变成为圆形结构后再通过焊接单元9焊接成圆管。

所述管材渐变成型单元8如图3、图4、图5所示，包括多个模板10、滚轮11以及导轨12，所述导轨12横向固装在焊接机的机架（图中未标示）上，所述导轨12上滑动安装有多个间隔设置的模板10，每块模板10通过定位块13固定在导轨12上，每块模板10上均制有容纳钢带A的钢带型腔101，每块模板10上的钢带型腔101均不相同，所述钢带型腔101由半径大的圆弧逐渐渐变成为圆形结构，图4中箭头方向为钢带型腔101渐变的方向；所述钢带型腔101一侧的模板10上安装有至少一个滚轮11，所述滚轮11通过光轴14及连接板15固装在所述模板10的前端面。因为钢带A具有一定的张力，在钢带A逐渐变形的过程中滚轮11起到修正、导向的作用，可以使钢带A表面圆滑过渡并逐渐趋向正圆，使得薄壁直管成材率大幅提升，极大地降低了薄壁管的焊接难度。本实施例附图4中的模板10数量为十块，前面七块模板10上均安装一对滚轮11，且左、右对称设置，后面三块模板10上均安装有一个滚轮11，且最后一块模板10上的滚轮11与圆管的拼接缝隙相接触。根据波纹管的型号确定模板10的数量、高度及相邻两块模板10之间的距离。

所述成型机4的结构如图6、图7所示，包括多个依次间隔设置的成型模具16，所述成型模具16滑动安装在成型机的机架上，所述成型模具16的输出端内部同轴旋转安装有内螺旋套17，所述内螺旋套17的结构如图8所示，所述内螺旋套17的内壁制有等距螺旋，所述成型模具16的前端部旋转安装有导向套18，所述导向套18及内螺旋套17均通过电机、皮带驱动并同时旋转，从而实现将圆管表面旋压制得环形初波的目的。本实施例附图中的成型模具16为三个，每个成型模具16内的内螺旋套17的螺旋螺距均不相等，三个内螺旋套17的螺距依次变小，即实现逐渐旋压成初波的目的。通过三个所述成型模具16的渐变波距、可调成型角度、可轴向移动，从而在圆管的表面旋压制得具有初波的环型波纹管，环形波纹管的波距、波高、内外径皆可调整，可满足不同工况条件下的使用要求，扩大了波纹管的使用范畴。

所述整形机5的结构如图9、图10所示，包括卡盘19、卡爪20以及渐变螺距滚轴22，所述卡盘19安装在整形机5的出料端部，所述整形机5通过电机、皮带驱动卡盘19转动。所述卡盘19径向均匀间隔移动安装三个卡爪20，每个卡爪20安装有锁紧块24，所述锁紧块24上安装有旋转座21，所述旋转座21上安装有渐变螺距滚轴22，所述渐变螺距滚轴22的轴线均与所述卡盘19的轴线平行，所述渐变螺距滚轴22通过锁母23锁紧，相邻两个所述渐变螺距滚轴22之间的卡盘19上安装链轮25，如图10所示，所述链轮25上安装有链条26，三个所述渐变螺距滚轴22通过链轮25、链条26驱动从而实现同步转动，保持相位同步。所述渐变螺距滚轴22的结构示意图如图11所示，所述渐变螺距滚轴22的外缘制有螺距逐渐变窄的螺旋。所述整形机5的作用为：前三组成型模具16旋压的初波为浅显的环形宽波，波纹管进入所述整形机5时，第一个波的波形也是浅显的宽波，见图11，之后依次通过渐变螺距滚轴22的渐变螺距逐级旋压后，波纹管的波谷变深、波距变窄、波高变大，多次旋压渐变后，波纹管方可达到预定的参数设置。波纹管的环形波经过多次旋压渐变成型，最大限度的保留了原材料的机械性能和物理特性，优化波纹管成型参数，波纹管更加柔软，提高了抗疲劳次数，大大提高其使用寿命，尤其适应于比较恶劣的工作环境中。

本专利申请的联动机构也可通过皮带、齿轮的传动方式实现三个渐变螺距滚轴22联动的目的，本申请不再详细赘述。

当带有初波的圆管进入卡盘19后，通过三个渐变螺距滚轴22时，所述渐变螺距滚轴的外螺旋同时旋压在圆管的初波上加工出认入倒角，从而加工出符合要求的环形金属波纹管B。

一种生产环形金属波纹管的一体成型设备的方法，包括如下步骤：

步骤一、首先将钢带A放置在放料机1上，放料机1的放料盘带动钢带卷材旋转实现连续送料的目的；

步骤二、钢带通过管材渐变成型单元8逐渐变形从而形成圆管；

步骤三、所述圆管通过焊接单元9进行焊接；

步骤四、所述圆管通过牵引机牵引3实现自动连续送料；

步骤五、通过成型机4，将圆管的表面加工成环形结构的初波；

步骤六、通过渐变螺距滚轴22将圆管的初波进行整形，从而制得标准的环形的金属波纹管B；

步骤七、清洗环形金属波纹管表面的油渍；

步骤八、将成品环形金属波纹管B存放至收料机中。

本发明通过一体成型设备生产可以生产出环形结构的波纹管，而且可实现连续加工，通过将钢带渐变成圆管、焊接，然后加工成表面制有初波的波纹管，最后通过渐变螺距滚轴旋压成标准的环形金属波纹管，通过本方法可加工直径范围在4mm至50mm之间的波纹管，应用范围广，生产效率高，而成产品的性能优良，具有广泛推广应用的价值。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：包括依次设置的放料机（1）、焊接机（2）、牵引机（3）、成型机（4）、整形机（5）、清洗机（6）以及收料机（7），钢带（A）放在放料机（1）上，经过焊接、牵引、成型、整形、清洗后，连续生产出环形结构的金属波纹管（B）；

所述整形机（5）包括卡盘（19）、卡爪（20）以及渐变螺距滚轴（22），所述卡盘（19）旋转安装在整形机（5）的机架上，所述卡盘（19）径向均匀间隔移动安装三个卡爪（20），每个卡爪（20）上均旋转安装有渐变螺距滚轴（22），所述渐变螺距滚轴（22）的轴线均与所述卡盘（19）的轴线平行，所述渐变螺距滚轴（22）的外缘制有渐变的螺旋，所述卡盘（19）上安装有联动机构，该联动机构与所述渐变螺距滚轴（22）相连接，用于实现三个所述渐变螺距滚轴（22）同步动作；

所述牵引机（3），用于提供牵引、传送动力。

2.根据权利要求1所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：所述联动机构包括链轮（25）和链条（26），所述链轮（25）为三个，且分别安装在相邻两个所述渐变螺距滚轴（22）之间的卡盘（19）上，三个所述渐变螺距滚轴（22）均与所述链条（26）连接。

3.根据权利要求1所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：所述焊接机（2）包括管材渐变成型单元（8）和焊接单元（9），所述钢带（A）首先进入管材渐变成型单元（8）将其渐变成为圆筒状结构后再通过焊接单元（9）焊接成圆管。

4.根据权利要求3所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：所述管材渐变成型单元（8）包括多个模板（10）以及导轨（12），所述导轨（12）横向固装在焊接机（2）的机架上，所述导轨（12）上滑动安装有多个间隔设置的模板（10），每块模板（10）上均制有容纳钢带（A）的钢带型腔（101），所述模板（10）上的钢带型腔（101）由圆弧状渐变为圆形结构。

5.根据权利要求4所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：所述钢带型腔（101）一侧的模板（10）上安装有至少一个滚轮（11），所述滚轮（11）与所述钢带（A）相接触，所述滚轮（11）安装在所述模板（10）的前端面。

6.根据权利要求5所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：所述滚轮（11）通过光轴（14）及连接板（15）固装在所述模板（10）的前端面。

7.根据权利要求1所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：所述成型机（4）包括多个依次间隔设置的成型模具（16），所述成型模具（16）滑动安装在成型机的机架上，所述成型模具（16）的输出端内旋转安装有内螺旋套（17），所述内螺旋套（17）内壁制有等距螺旋，所述成型模具（16）的输出端部旋转安装有导向套（18），所述内螺旋套（17）用于压制环形的初波。

8.根据权利要求7所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备，其特征在于：每个所述成型模具（16）内的内螺旋套（17）的螺距，从进料端至出料端依次变窄。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、首先将钢带（A）放置在放料机（1）上，放料机（1）的放料盘带动钢带卷材旋转实现连续送料的目的；

步骤二、钢带（A）通过焊接机（2）逐渐变形，使得钢带（A）的半径逐渐变小，最终制成圆管结构；

步骤三、所述圆管通过焊接机（2）将缝隙进行焊接；

步骤四、所述圆管通过牵引机（3）牵引实现自动连续送料；

步骤五、通过成型机（4），将所述圆管的表面加工成环形结构的初波；

步骤六、通过渐变螺距滚轴（22），将所述圆管的初波进行整形，从而制得标准的环形的金属波纹管（B）；

步骤七、清洗环形金属波纹管表面的油渍；

步骤八、将成品环形金属波纹管存放至收料机中。

10.根据权利要求9所述的生产环形金属波纹管的一体成型设备的方法，其特征在于：所述步骤六中，所述渐变螺距滚轴（22）的螺距逐渐变窄。

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