CN114799835A - 一种换热器管束穿管机及穿管方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于换热器管束穿装技术领域，特别涉及一种换热器管束穿管机及穿管方法，包括机架，具有开放性容置空间；输送机构，安装在所述机架并在X、Y、Z三个方向上运动，所述输送机构包括夹持机构和顶推机构，所述夹持机构对换热管实现夹持并对其输送穿入孔板，所述顶推机构接续所述夹持机构对换热管尾部顶推；上料机构，与所述输送机构随动，其包括用于储存换热管并倾斜设置的储料板，换热管通过所述储料板的斜面间歇滚入所述夹持机构中；本发明能够避免换热管尾部不能输送进入孔板，且能够自动上料，减少了人工的参与，提高了穿管效率。

Description

一种换热器管束穿管机及穿管方法

技术领域

本发明属于换热器管束穿装技术领域，特别涉及一种换热器管束穿管机及穿管方法。

背景技术

换热器，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以作为加热器、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设计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。

现有技术中，为了提高穿管效率，通常采用自动化的穿管机，穿管机具有两个上下布置带有凹槽的滚轮，换热管放置在凹槽中，驱动滚轮转动带动换热管前进，进而实现穿管。由于滚轮的体积和结构限制，换热管在从两滚轮的切点处脱离后失去了前进的动力，导致换热管的尾部不能进入孔板，后期往往通过人工完成后续的工作，影响穿管效率；另外，在换热管上料过程中，需要通过人工单根上料至两滚轮之间的凹槽中，效率慢且劳动强度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种换热器管束穿管机及穿管方法，以解决现有技术中换热管手动上料效率低以及换热管尾部无法自动进入孔板的问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：

第一方面，本发明提供了一种换热器管束穿管机，包括：

机架，具有开放性容置空间；

输送机构，安装在所述机架并在X、Y、Z三个方向上运动，所述输送机构包括夹持机构和顶推机构，所述夹持机构对换热管实现夹持并对其输送穿入孔板，所述顶推机构接续所述夹持机构对换热管尾部顶推；

上料机构，与所述输送机构随动，其包括用于储存换热管并倾斜设置的储料板，换热管通过所述储料板的斜面间歇滚入所述夹持机构中。

作为进一步的技术方案，所述夹持机构包括并排布置的两组夹持组件，各组件包括一固定的滚轮和一上下移动的滚轮，各所述滚轮外圆周具有凹槽，各组的两所述滚轮的凹槽组合形成换热管的夹持空间。

作为进一步的技术方案，所述顶推机构包括上下移动的顶缸，所述顶缸的顶推轴线与换热管输送穿入的轴线上下平行。

作为进一步的技术方案，两个上下移动的所述滚轮和所述顶缸均单独配置有驱动。

作为进一步的技术方案，所述顶推机构设置在两组夹持组件中间。

作为进一步的技术方案，两个固定的所述滚轮中的一个为主动轮，另一个为从动轮。

作为进一步的技术方案，所述储料板的出料一端的端部上边缘与固定的所述滚轮凹槽的顶部平齐。

作为进一步的技术方案，所述储料板设有阻挡结构，通过所述阻挡结构控制换热管的间隙下落。

作为进一步的技术方案，还包括驱动机构，其安装在所述机架并带动所述输送机构在X、Y、Z三个方向上运动。

第二方面，本发明提供了一种穿管方法，采用第一方面的穿管机，包括以下步骤：

在储料板预先放置换热管，间歇控制换热管顺着储料板的斜面滚入夹持机构中，夹持机构对换热管实现夹持，驱动夹持机构运动到达预定的换热管孔中心位置，夹持机构输送换热管穿入孔板，换热管脱离夹持机构后所述顶推机构接续所述夹持机构对换热管尾部顶推直至到达合适位置。

上述本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过夹持机构实现换热管的输送穿入孔板，通过顶推机构接续夹持机构对换热管尾部顶推，避免换热管尾部不能输送进入孔板；采用倾斜式储料板使得换热管在需要上料时，自行间歇滚入夹持机构中，减少了人工的参与，提高了穿管效率。

(2)本发明输送机构在X、Y、Z三个方向上运动，实现换热管与管板、折流板管孔中心的自动精确定位，提高了定位精度和穿管的效率。

(3)本发明固定滚轮的凹槽结构在储料板上的换热管滚下时恰好卡在其中，两个同一排的凹槽对换热管的轴线进行校正，同时上下滚轮配合时两凹槽形成的夹持空间是紧密的，利于后续的传送，不发生与换热管的相对滑移。

(4)本发明通过倾斜设置储料板进行上料，其仅依靠斜度使得换热管可以自行滚动下落，进而实现上料，并通过设置阻挡结构实现间歇控制上料。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：

图1示出了本发明实施例中穿管机结构主视示意图；

图2示出了本发明实施例中穿管机结构侧视示意图；

图3示出了本发明实施例中输送机构主视示意图；

图4示出了本发明实施例中输送机构和上料机构侧视示意图。

图中：1、机架；2、驱动机构；20、平台；3、输送机构；30、电机；31、第一气缸；32、第二气缸；33、第三气缸；34、顶缸；35、第一夹持滚轮；36、第二夹持滚轮；37、第三夹持滚轮；38、第四夹持滚轮；39、皮带；4、上料机构；40、储料板；41、支架；42、第四气缸；5、待上料换热管；6、待输送换热管；7、PLC控制系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种换热器管束穿管机，包括：

机架1，具有开放性容置空间；

输送机构3，安装在机架1并在X、Y、Z三个方向上运动，输送机构3包括夹持机构和顶推机构，夹持机构对换热管实现夹持并对其输送穿入孔板，顶推机构接续夹持机构对换热管尾部顶推；

上料机构4，与输送机构3随动，其包括用于储存换热管并倾斜设置的储料板，换热管通过储料板的斜面间歇滚入夹持机构中。

驱动机构2，其安装在机架1并带动输送机构3在X、Y、Z三个方向上运动。

通过夹持机构实现换热管的输送穿入孔板，通过顶推机构接续夹持机构对换热管尾部顶推，避免换热管尾部不能输送进入孔板；采用倾斜式储料板40使得换热管在需要上料时，自行间歇滚入夹持机构中，减少了人工的参与，提高了穿管效率。

输送机构3在X、Y、Z三个方向上运动，实现换热管与管板、折流板管孔中心的自动精确定位。

在机架1底部设置平台20，属于驱动机构2的一部分，平机架1包括四根立柱，每个立柱上设有轨道，实现平台20在Z轴方向上的运动。同理在机架1底部设置X和Y轴方向移动机构，X、Y、Z轴移动的机构属于现有技术，其具体结构此处不再赘述。输送机构3安装在平台20上，跟随平台20运动，实现在X、Y、Z三个方向上运动。

输送机构3包括两部分，一部分为夹持机构，一部分为顶推机构，如图3和图4所示。

夹持机构，包括并排布置的两组夹持组件，各组件包括一固定的滚轮和一上下移动的滚轮，各滚轮外圆周具有凹槽，各组的两滚轮的凹槽组合形成换热管的夹持空间。

如图3所示，在本实施例中，第一组夹持组件固定的滚轮为第四夹持滚轮38，上下移动的滚轮为第三夹持滚轮37；第二夹持组件的固定的滚轮为第二夹持滚轮36，上下移动的滚轮为第一夹持滚轮35。滚轮的外圆周均具有凹槽，凹槽大小适配换热管的外径大小。夹持时，第三夹持滚轮37向下运动与第四夹持滚轮38配合，第一夹持滚轮35向下运动与第二夹持滚轮36配合，配合后两个凹槽形成换热管的夹持空间。如图4中所示，待输送换热管6被夹持在夹持空间内。

固定滚轮的凹槽结构在储料板40上的换热管滚下时恰好卡在其中，两个同一排的凹槽对换热管的轴线进行校正，同时上下滚轮配合时两凹槽形成的夹持空间是紧密的，利于后续的传送，不发生与换热管的相对滑移。

两个固定的滚轮中的一个为主动轮，另一个为从动轮，仅通过一个滚轮的运动即可实现传送，减少了驱动的设置。本实施例中，第四夹持滚轮38为主动轮，其配置有电机30，第四夹持滚轮38与第二夹持滚轮36通过皮带39传动，实现第二夹持滚轮36的传动，当换热管脱离第四夹持滚轮38时，依然可以依靠第二夹持滚轮36的驱动继续传送。

如图3所示，顶推机构包括上下移动的顶缸34，顶缸34的顶推轴线与换热管输送穿入的轴线上下平行，在换热管剩余尾部未进行穿入时，通过顶缸34的顶推接续穿入，避免了尾部不能进入孔板。顶缸34与机架1之间滑动的轨道，并为其顶推提供支撑力。

顶推机构设置在两组夹持组件中间，节约了安装的空间，同时夹持组件上部的滚轮都是活动，顶缸本身也是活动的，在工作时可以通过上移以避免对彼此的干涉。

两个上下移动的滚轮和顶缸34均单独配置有驱动，第一夹持滚轮35配置第二气缸32，第三夹持滚轮37配置第一气缸31，顶缸34配置第三气缸33。在气缸的作用，实现自动化的操控。

储料板的出料一端的端部上边缘与固定的滚轮凹槽的顶部平齐，使得储料板40上待上料换热管5能够很好的滚入滚轮的凹槽中。本实施例中，储料板40外高内低，即与凹槽接触的一端较低，储料板40的倾斜设置通过支架41的高低来实现。

为了控制待上料换热管5的有序上料，储料板设有阻挡结构，通过阻挡结构控制换热管的间隙下落。

本实施例中，在储料板40开设孔，并在下方设置第四气缸42作为阻挡结构，第四气缸42顶端设置球形阻挡部，当需要上料时，回缩第四气缸42，使得排在最前面的待上料换热管5越过阻挡部，之后立即伸出，进而阻挡后续的换热管滚动下落。

穿管机还包括PLC控制系统7，控制各气缸的动作和电机的正反转。

实施例2

本实施例提供了一种穿管方法，采用实施例1中的穿管机，包括以下步骤：

在储料板40预先放置换热管，通过控制第四气缸42的伸缩间歇控制换热管顺着储料板40的斜面滚入夹持机构中，包括两组夹持组件的夹持机构形成了夹持空间，对换热管实现夹持，驱动夹持机构运动到达预定的换热管孔中心位置，夹持机构输送换热管穿入孔板，换热管脱离夹持机构后顶推机构接续夹持机构对换热管尾部顶推直至到达合适位置，之后再往复进行上述动作。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种换热器管束穿管机，其特征在于，包括：

机架，具有开放性容置空间；

输送机构，安装在所述机架并在X、Y、Z三个方向上运动，所述输送机构包括夹持机构和顶推机构，所述夹持机构对换热管实现夹持并对其输送穿入孔板，所述顶推机构接续所述夹持机构对换热管尾部顶推；

上料机构，与所述输送机构随动，其包括用于储存换热管并倾斜设置的储料板，换热管通过所述储料板的斜面间歇滚入所述夹持机构中。

2.如权利要求1所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，所述夹持机构包括并排布置的两组夹持组件，各组件包括一固定的滚轮和一上下移动的滚轮，各所述滚轮外圆周具有凹槽，各组的两所述滚轮的凹槽组合形成换热管的夹持空间。

3.如权利要求2所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，所述顶推机构包括上下移动的顶缸，所述顶缸的顶推轴线与换热管输送穿入的轴线上下平行。

4.如权利要求3所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，两个上下移动的所述滚轮和所述顶缸均单独配置有驱动。

5.如权利要求3所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，所述顶推机构设置在两组夹持组件中间。

6.如权利要求2所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，两个固定的所述滚轮中的一个为主动轮，另一个为从动轮。

7.如权利要求2所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，所述储料板的出料一端的端部上边缘与固定的所述滚轮凹槽的顶部平齐。

8.如权利要求7所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，所述储料板设有阻挡结构，通过所述阻挡结构控制换热管的间隙下落。

9.如权利要求1所述的一种换热器管束穿管机，其特征在于，还包括驱动机构，其安装在所述机架并带动所述输送机构在X、Y、Z三个方向上运动。

10.一种穿管方法，采用如权利要求1-9任一项所述的穿管机，其特征在于，包括以下步骤：

在储料板预先放置换热管，间歇控制换热管顺着储料板的斜面滚入夹持机构中，夹持机构对换热管实现夹持，驱动夹持机构运动到达预定的换热管孔中心位置，夹持机构输送换热管穿入孔板，换热管脱离夹持机构后所述顶推机构接续所述夹持机构对换热管尾部顶推直至到达合适位置。

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