CN115555429A - 一种具有辅助加热功能的矫平装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有辅助加热功能的矫平装置及其方法，包括通过第一水管组件和第一电线组件连接的矫平机和安装在矫平机移动小车前侧的辅助加热装置。矫平机包括变频电源、冷水机、移动小车；冷水机通过第二水管组件与变频电源相连，变频电源通过第三水管组件与移动小车相连；变频电源设置在冷水机的上方，变频电源内部设有嵌入式片上系统用于控制辅助加热装置；移动小车安装有同轴变压器和电磁感应加热线圈，同轴变压器将变频电源的输入电流降低至安全电压范围内，电磁感应加热线圈通过电磁感应原理对矫平区域进行作业。本发明可收集变频电源和移动小车工作时产生的热量，对待矫平区域辅助加热，可有效提高矫平装置能量的利用效率。

Description

一种具有辅助加热功能的矫平装置及其方法

技术领域

本发明属于焊接变形矫平技术领域，具体涉及一种具有辅助加热功能的矫平装置及其方法。

背景技术

船舶与海洋工程结构主要采用熔焊工艺连接，焊接电弧对钢材的不均匀的局部加热，必然会导致船舶及海洋工程结构产生应力和形变。传统的火工矫平变形工艺存在诸多问题，例如对操作者的经验要求较高，矫平效果的不确定性较高，并且加热过程中会产生有毒气体，对环境的影响较大，所需的燃料存放时也会有安全隐患。另外水火矫正的劳动强度高、环境差，愿意从事此行业的人员越来越少。

高频感应加热技术虽然因具有清洁、高效、易于操作等优点，因此在工业领域有广泛的应用前景。但是，目前的高频加热矫平装置对能量的利用效率较低，在加热矫平焊缝的过程中，会消耗大量的能量。一方面，受气候条件的影响，在冬天钢板的温度会明显低于夏天时的温度，这会加剧能量的消耗，另一方面，高频加热装置在进行工作时，需要调整电流的频率、电压等参数，会产生大量的热量，增加了能量的消耗。

中国专利(202110570261.7)公开了一种一体式高频智能矫平机，整体矫平机机架分为三层框架，分别为智能加热机构、冷水机机构和高频电源机构，三层框架通过主控制器进行协调控制。整体矫平机机架包括由伺服电机驱动的两对车轮、电源机架后上方的推杆、推杆前方装有的控制面板﹑推杆下方装有电源工作所需的三相交流电插座。智能加热机构通过电磁感应加热原理进行加热。冷水机机构通过水冷管道组件为高频电源机构和智能加热机构降温。高频电源机构通过其内部组件将三相交流电转化成智能加热机构所需的电流形式。但是，通过变频电源转化电流的形式及通过智能加热机构对钢板加热矫平时，装置本身会消耗大量的能量，而且会以热量的形式散发出来，通过冷水机机构为高频电源和智能加热机构降温，只能避免散发出的热量对装置本身的影响，但却浪费了大量的能量，降低了能量的利用效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有辅助加热功能的矫平装置及其方法，本发明可在冷水机为矫平机散热的过程中，利用水中的热能，为待矫平区域辅助加热，利用系统自身的能量，提高矫平装置对能源的利用效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种具有辅助加热功能的矫平装置，包括矫平机和辅助加热装置，矫平机通过电磁感应加热原理对矫平区域进行作业，辅助加热装置收集矫平机在工作过程中产生的热量对待矫平区域进行辅助加热，矫平机和辅助加热装置通过第一水管组件和第一电线组件连接，辅助加热装置安装在矫平机的移动小车的前侧；

所述的矫平机，包括变频电源、冷水机、移动小车；冷水机通过第二水管组件与变频电源相连，变频电源通过第三水管组件与移动小车相连，形成回路，从而为变频电源和移动小车降温；变频电源设置在冷水机的上方，通过第二电线组件提供冷水机所需的电源，用于将输入的电流转化成高频高压的形式，通过第三电线组件传输到移动小车内；变频电源内部设有嵌入式片上系统用于控制辅助加热装置；移动小车内安装有同轴变压器和电磁感应加热线圈，同轴变压器用于将变频电源的输入电流降低至安全电压范围内，电磁感应加热线圈通过电磁感应原理对矫平区域进行作业。

进一步的，所述的辅助加热装置，包括外壳，设置于外壳内中下部的热水仓；热水仓的上部与外壳内侧上部采用可伸缩件进行联接；在热水仓的两侧，分别依次布置有绝缘橡胶、电磁铁、绝缘导轨；绝缘导轨固定于外壳内侧，电磁铁与绝缘导轨滑动配合；电磁铁、绝缘橡胶和热水仓相互固定联接。

优选的，所述的热水仓的上部，均匀分布有四个弹簧，其一端固定在外壳内侧的上部，另一端固定在热水仓的外侧上部。

优选的，所述的绝缘橡胶和热水仓采用铜制螺钉相互固定联接。

进一步的，所述的变频电源单独封装，设置在冷水机的外侧上方。

具体的，所述的冷水机包括第一水箱和第二水箱，分别设置在冷水机箱体内部的两侧；在第一水箱和冷水机第二水箱中间安装有换热器，第二水箱内部左侧设置有电加热器。

一种具有辅助加热功能的矫平方法，采用上述的矫平装置，包括以下步骤：

步骤一、接上电源，启动矫平机，旋转启动变频电源；

步骤二、按下变频电源上的按钮，启动冷水机；

步骤三、将矫平机推到工作区域，启动加热功能，变频电源将输入的三相电转化成高频高压的形式，再经过第三电线组件传输至移动小车上，经同轴变压器转化后输送至电磁感应加热线圈，电磁感应加热线圈通过磁场在钢板上产生涡流从而实现加热效果，对矫平区域进行作业；

步骤四、冷水机开始工作，冷水机第一水箱中的冷却水，经水泵抽出，流经需要降温的区域后，回到冷水机第一水箱中，换热器将冷水机第一水箱中的温度传递到冷水机第二水箱中，若冷水机第二水箱中的水温较低，可以使用电加热器进行加热；

步骤五、变频电源内的嵌入式片上系统控制辅助加热装置中的电磁铁得电，产生吸力，将热水仓的底面与待加热矫平区域贴合，利用水温进行辅助加热；当需要移动位置时，可以通过变频电源上的按钮，使电磁铁失电，即可移动位置；

步骤六、在换热器将冷水机第一水箱内水热量传递到冷水机第二水箱后，水泵不断抽水，冷水机第一水箱内的冷却水，在压力的作用下进入蒸发器内，将剩下的热量传递给制冷剂，并回到冷水机第一水箱内，完成水循环；

步骤七、加热结束后，关闭电源，拔出三相交流插头，将冷水机内的水排出即可。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1.本发明使用辅助加热装置收集变频电源和移动小车在工作时产生的热量，将热量存储在水中，并通过水管等组件将其应用于对待矫平区域的辅助加热，通过回收能量的方法，减少矫平机消耗的能量，从而提高能量的利用效率。

2.本发明的一种辅助加热装置，其内部设有电加热器，具有独立辅助加热的能力，适用于矫平装置短时间使用的情况。

3.本发明的一种辅助加热装置，使用了电磁铁，可以使辅助加热装置与矫平区域的贴合更加紧密，电磁铁与弹簧构成了一种能够远距离控制辅助加热装置与矫平区域贴合与吸附的组件，自动化程度高，控制效果好。

4.本发明的变频电源单独封装，设置在冷水机的外侧上方。从而将冷水机与变频电源分开设置，避免冷水机漏水而造成安全隐患。

附图说明

图1为本发明的一种具有辅助加热功能的矫平设备。

图2为本发明的一种实施例的矫平机的结构示意图。

图3为本发明的一种实施例的辅助加热装置的结构示意图。

图4为本发明的一种实施例的冷水机的工作原理图。

图5为本发明的一种实施例的辅助加热装置的工作原理图。

其中，矫平机10，辅助加热装置20，变频电源11，冷水机12，移动小车13，外壳21，电磁铁22，绝缘导轨23，绝缘橡胶24，热水仓25，弹簧26，铜制螺钉27，第一水管组件31，第一电线组件32，第二水管组件33，第二电线组件34，第三水管组件35，第三电线组件36。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种具有辅助加热功能的矫平装置，包括矫平机10和辅助加热装置20，矫平机10通过电磁感应加热原理对矫平区域进行作业，辅助加热装置20收集矫平机10在工作过程中产生的热量对待矫平区域进行辅助加热，矫平机10和辅助加热装置20通过第一水管组件31和第一电线组件32连接，辅助加热装置20安装在矫平机10的移动小车13的前侧。

如图2所示，本发明的一种实施例的矫平机10，包括变频电源11、冷水机12、移动小车13，第二水管组件33，第二电线组件34，第三水管组件35和第三电线组件36；冷水机12通过第二水管组件33与变频电源11相连，变频电源11通过第三水管组件35与移动小车13相连，形成回路，为变频电源11和移动小车13降温；变频电源11装在冷水机12的上方，(变频电源11单独封装，放置在冷水机12的外侧上方，)通过第二电线组件34提供冷水机12所需的电源，主要用于将输入的电流转化成高频高压的形式，通过第三电线组件36传输到移动小车13内。变频电源11内部设有嵌入式片上系统用于控制辅助加热装置20；移动小车13中安装有同轴变压器和电磁感应加热线圈，同轴变压器用于将变频电源11传输过来的电流降低至安全电压范围内，电磁感应加热线圈通过电磁感应原理对矫平区域进行作业。其工作原理为：三相电流通过变频电源11后，转变成高频、高压的形式，再将高频高压的电流传输至移动小车13内的同轴变压器和电磁感应加热线圈，同轴变压器将高频高压的电流转化成高频低压的电流，电流经过电磁感应加热线圈会产生强大的感应电流即涡流，在矫平区域产生巨大的焦耳热能，从而达到矫平区域表面平整的效果；冷水机12用于转移变频电源11和移动小车中13的热量。

如图3所示，本发明的一种实施例的辅助加热装置20在图2中A-A处的全剖视图，包括外壳21，设置于外壳21内中下部的热水仓25；热水仓25的上部与外壳21内侧上部采用可伸缩件进行联接；其可伸缩件优选使用弹簧。可在热水仓25的上侧，均匀分布四个弹簧26，其一端固定在外壳21内侧的上部，另一端固定在热水仓25的外侧上部；在热水仓25的两侧，分别依次布置有绝缘橡胶24、电磁铁22、绝缘导轨23；绝缘导轨23固定于外壳21内侧，电磁铁22与绝缘导轨23滑动配合；电磁铁22、绝缘橡胶24和热水仓25相互固定联接。优选采用铜制螺钉27将电磁铁22、绝缘橡胶24和热水仓25固定在一起。电磁铁22和弹簧26，构成一种可以控制热水仓与钢板吸附的组件：当电磁铁22得电，产生磁力，即可带动热水仓25向下移动，当电磁铁22失电，在弹簧26的作用下，热水仓25即可恢复原位。如图5所示，冷水机包括第一水箱和第二水箱，分别设置在冷水机箱体内部的两侧。冷水机第一水箱和冷水机第二水箱中间安装有换热器，用于将冷水机第一水箱中水的热量传递到冷水机第二水箱中；冷水机第二水箱内部左侧设置了电加热器，用于提高冷水机第二水箱中的水温；冷水机第一水箱通过管道回路，吸收变频电源和移动小车产生的热量；冷水机第二水箱通过管路与辅助加热装置相连，对待矫平区域进行辅助加热。其工作原理为：冷水机第一水箱内的降温水，经水泵抽出，流经需要降温的区域(变频电源11和移动小车12内)后，最终回到冷水机第一水箱内，换热器将温度传递到冷水机第二水箱中，冷水机第二水箱中的水温升高，通过第一水管组件31将热水输送到热水仓25中，用于辅助加热，若热水仓25中的温度较低，电加热器可将冷水机第二水箱中水的温度升高，通过第一水管组件31将热水输送到热水仓25中，再进行辅助加热。

如图4所示，为本发明的一种实施例的冷水机的工作原理图，所述的冷水机12包括三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、水循环系统、电器自控系统；制冷剂循环系统是指：蒸发器中的液态制冷剂吸收水中的热量并开始蒸发，最终液态制冷剂完全蒸发变为气态，被压缩机吸入至冷凝器,气态制冷剂通过冷凝器释放热量，凝结成液体，再通过干燥过滤器和膨胀阀节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程；水循环系统是指水泵将水从冷水机第一水箱中抽到需要冷却的设备(电磁感应线圈等)，水将热量带走后温度升高，在蒸发器中将热量传递给制冷剂后，再回到冷水机第一水箱中，完成水循环；电器自控系统主要包括电源部分和自动控制部分，电源部分是指为冷水机12内的各个零部件供应电源，自动控制部分是指温控器、压力保护等相互结合，使冷水机12在使用中更加安全。

本发明的一种具有辅助加热功能的矫平方法，包括以下步骤：

步骤一：接上电源，启动矫平机10，旋转变频电源11的旋钮，变频电源11开启；

步骤二：按下变频电源11上的按钮，启动冷水机12；

步骤三：将矫平机10推到需要工作的区域，启动加热功能，变频电源11将输入的三相电转化成高频高压的形式，再经过第三电线组件36传输至移动小车13上，经同轴变压器转化后输送至电磁感应加热线圈上，电磁感应加热线圈通过磁场在钢板上产生涡流从而实现加热效果，对矫平区域进行作业；

步骤四：冷水机12开始工作，冷水机第一水箱中的冷却水，经水泵抽出，流经需要降温的区域后，回到冷水机第一水箱中，换热器将冷水机第一水箱中的温度传递到冷水机第二水箱中，若冷水机第二水箱中的水温较低，可以使用电加热器进行加热；

步骤五：变频电源11内的嵌入式片上系统控制辅助加热装置20中的电磁铁22得电，产生吸力，将热水仓25的底面与待加热矫平区域贴合，利用水温进行辅助加热；当需要移动位置时，可以通过变频电源11上的按钮，使电磁铁22失电，即可移动位置；

步骤六：在换热器将冷水机第一水箱内水热量传递到冷水机第二水箱后，水泵不断抽水，冷水机第一水箱内的冷却水，在压力的作用下进入蒸发器内，将剩下的热量传递给制冷剂，并回到冷水机第一水箱内，完成水循环；

步骤七：加热结束后，关闭电源，拔出三相交流插头，将冷水机12内的水排出。

Claims (7)

1.一种具有辅助加热功能的矫平装置，其特征在于，包括矫平机(10)和辅助加热装置(20)，矫平机(10)通过电磁感应加热原理对矫平区域进行作业，辅助加热装置(20)收集矫平机(10)在工作过程中产生的热量对待矫平区域进行辅助加热，矫平机(10)和辅助加热装置(20)通过第一水管组件(31)和第一电线组件(32)连接，辅助加热装置(20)安装在矫平机(10)的移动小车(13)的前侧；

所述的矫平机(10)，包括变频电源(11)、冷水机(12)、移动小车(13)；冷水机(12)通过第二水管组件(33)与变频电源(11)相连，变频电源(11)通过第三水管组件(35)与移动小车(13)相连，形成回路，从而为变频电源(11)和移动小车(13)降温；变频电源(11)设置在冷水机(12)的上方，通过第二电线组件(34)提供冷水机(12)所需的电源，用于将输入的电流转化成高频高压的形式，通过第三电线组件(36)传输到移动小车(13)内；变频电源(11)内部设有嵌入式片上系统用于控制辅助加热装置(20)；移动小车(13)内安装有同轴变压器和电磁感应加热线圈，同轴变压器用于将变频电源(11)的输入电流降低至安全电压范围内，电磁感应加热线圈通过电磁感应原理对矫平区域进行作业。

2.根据权利要求1所述的一种具有辅助加热功能的矫平装置，其特征在于，所述的辅助加热装置(20)，包括外壳(21)，设置于外壳内中下部的热水仓(25)；热水仓(25)的上部与外壳(21)内侧上部采用可伸缩件进行联接；在热水仓(25)的两侧，分别依次布置有绝缘橡胶(24)、电磁铁(22)、绝缘导轨(23)；绝缘导轨(23)固定于外壳(21)内侧，电磁铁(22)与绝缘导轨(23)滑动配合；电磁铁(22)、绝缘橡胶(24)和热水仓(25)相互固定联接。

3.根据权利要求2所述的一种具有辅助加热功能的矫平装置，其特征在于，所述的热水仓(25)的上部，均匀分布有四个弹簧(26)，其一端固定在外壳(21)内侧的上部，另一端固定在热水仓(25)的外侧上部。

4.根据权利要求2所述的一种具有辅助加热功能的矫平装置，其特征在于，所述的绝缘橡胶(24)和热水仓(25)采用铜制螺钉(27)相互固定联接。

5.根据权利要求1所述的一种具有辅助加热功能的矫平装置，其特征在于，所述的变频电源(11)单独封装，设置在冷水机(12)的外侧上方。

6.根据权利要求1所述的一种具有辅助加热功能的矫平装置，其特征在于，所述的冷水机包括第一水箱和第二水箱，分别设置在冷水机箱体内部的两侧；在第一水箱和冷水机第二水箱中间安装有换热器，第二水箱内部左侧设置有电加热器。

7.一种具有辅助加热功能的矫平方法，采用权利要求1至6任一项所述的矫平装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、接上电源，启动矫平机(10)，旋转启动变频电源(11)；

步骤二、按下变频电源(11)上的按钮，启动冷水机(12)；

步骤三、将矫平机(10)推到工作区域，启动加热功能，变频电源(11)将输入的三相电转化成高频高压的形式，再经过第三电线组件(36)传输至移动小车(13)上，经同轴变压器转化后输送至电磁感应加热线圈，电磁感应加热线圈通过磁场在钢板上产生涡流从而实现加热效果，对矫平区域进行作业；

步骤四、冷水机(12)开始工作，冷水机第一水箱中的冷却水，经水泵抽出，流经需要降温的区域后，回到冷水机第一水箱中，换热器将冷水机第一水箱中的温度传递到冷水机第二水箱中，若冷水机第二水箱中的较低，可以使用电加热器进行加热；

步骤五、变频电源(11)内的嵌入式片上系统控制辅助加热装置(20)中的电磁铁(22)得电，产生吸力，将热水仓(25)的底面与待加热矫平区域贴合，利用水温进行辅助加热；当需要移动位置时，可以通过变频电源(11)上的按钮，使电磁铁(22)失电，即可移动位置；

步骤六、在换热器将冷水机第一水箱内水热量传递到冷水机第二水箱后，水泵不断抽水，冷水机第一水箱内的冷却水，在压力的作用下进入蒸发器内，将剩下的热量传递给制冷剂，并回到冷水机第一水箱内，完成水循环；

步骤七、加热结束后，关闭电源，拔出三相交流插头，将冷水机(12)内的水排出即可。

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