CN115971744A - 一种板式换热器焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板式换热器焊接设备，包括机架，机架设有操作台，操作台的两侧分别设有支撑座和焊接机构，支撑座设有下定位机构，下定位机构配设有压力检测装置；支撑座的上方设有上定位机构，上定位机构配设有压力调节机构；焊接机构用于对上板片单元和下板片单元进行焊接处理，压力调节机构用于在焊接处理过程中调节上板片单元对下板片单元的压力，以降低板式换热器的焊接残余应力。本发明能够通过压力调节机构动态调节上板片单元对下板片单元的压力，能够实现上板片单元和下板片单元的变形补偿，从而能够有效减少板式换热器在焊接过程的变形量，降低板式换热器的焊接残余应力及损伤度，提高板式换热器的焊接质量。

Description

一种板式换热器焊接设备

技术领域

本发明属于换热器技术领域，具体涉及一种板式换热器焊接设备。

背景技术

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比列管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。板式换热器的结构比较简单，其通常由多个板片单元叠合在一起焊接而成，每个板片单元均由两散热板片背向叠合并焊接在一起。

中国专利CN115365654A公开了一种板式换热器焊接装置，包括六轴机器人，还包括板式换热器固定机构和激光焊接头，六轴机器人设置于板式换热器固定机构的一侧，激光焊接头安装于六轴机器人上；板式换热器固定机构包括固定座本体、板式换热器转盘、板式换热器定位板和驱动装置，板式换热器转盘转动连接于固定座本体的上端，板式换热器定位板设置于板式换热器转盘的上方，驱动装置设置于板式换热器转盘下方的固定座本体内，驱动装置通过第一传动机构与板式换热器转盘相连接以驱动板式换热器转盘旋转，驱动装置通过第二传动机构与板式换热器定位板相连接以驱动板式换热器定位板升降。本发明占地面积更小，也不需要复杂的结构，节约了制作成本和实际的土地占用成本。

上述专利的板式换热器在焊接过程中，通过板式换热器定位板将板片单元压紧，由于换热板片较薄，在压紧时容易产生形变，导致焊接后存在一定的焊接残余应力，影响板式换热器的生产质量和使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种板式换热器焊接设备，用于解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种板式换热器焊接设备，包括机架，所述机架设有操作台，所述操作台的两侧分别设有支撑座和焊接机构，所述支撑座设有下定位机构，所述下定位机构用于对板式换热器的下板片单元进行定位，下定位机构配设有压力检测装置；支撑座的上方设有上定位机构，所述上定位机构用于对板式换热器的上板片单元进行定位，上定位机构配设有压力调节机构；所述焊接机构用于对上板片单元和下板片单元进行焊接处理，所述压力调节机构用于在焊接处理过程中调节上板片单元对下板片单元的压力，以降低板式换热器的焊接残余应力。

本发明采用上述技术方案，在焊接前，可以先通过压力调节机构增加上板片单元对下板片单元的压力，确保上板片单元和下板片单元紧密结合，在焊接时，将上板片单元和下板片单元的边缘焊接一部分后，逐渐减小上板片单元对下板片单元的压力，降低上板片单元和下板片单元的形变量，从而降低板式换热器的焊接残余应力。本发明能够通过压力调节机构动态调节上板片单元对下板片单元的压力，能够实现上板片单元和下板片单元的变形补偿，从而能够有效减少板式换热器在焊接过程的变形量，降低板式换热器的焊接残余应力及损伤度，提高板式换热器的焊接质量，从而提升板式换热器的使用性能和使用寿命。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述上定位机构包括上定位座和升降座，所述上定位座设有用于对上板片单元进行定位的定位件，所述升降座设置在上定位座的上方，升降座配设有升降驱动机构，升降座和上定位座活动连接，压力调节机构设置在上定位座和升降座之间。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述定位件包括若干定位吸盘，若干定位吸盘设置在上定位座底部并用于对上板片单元进行吸附定位。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述压力调节机构包括伸缩气囊，所述伸缩气囊设置在上定位座和升降座之间，伸缩气囊配设有充放气机构，充放气机构连接有控制器，控制器与压力检测装置相连，充放气机构通过伸缩气囊调节升降座和上定位座之间的距离，从而调节上板片单元对下板片单元的压力。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述伸缩气囊包括至少两个充气囊体，至少两个充气囊体通过单独充放气，从而调节上板片单元对下板片单元不同位置的压力。由于上板片单元和下板片单元均呈片状，其存在一定的变形不均匀性，导致下板片单元不同位置的压力不同，通过单独控制各个充气囊体的充放气，可以调节上板片单元对下板片单元不同位置的压力，提高板式换热器的焊接质量。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述压力检测装置包括至少两个压力传感器，各个压力传感器均与控制器相连，压力传感器的数量与充气囊体的数量匹配，各个压力传感器设置在下定位机构的不同位置，以检测下板片单元不同位置的压力。压力传感器的数量与充气囊体的数量一致，通过对下板片单元不同位置的压力进行检测，从而控制相应充气囊体的充气状态，减少板式换热器的焊接残余应力。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述升降驱动机构包括升降气缸，所述升降气缸的输出端与升降座相连。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述下定位机构包括至少两根定位杆，定位杆的位置与下板片单元的流体通道位置匹配。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述焊接机构包括焊接机械臂和焊接头，所述焊接机械臂转动设置在操作台上，焊接机械臂配设有旋转驱动机构，所述焊接头设置在焊接机械臂的末端。

作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述焊接机械臂上设有图像识别装置。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种板式换热器焊接设备，焊接机构用于对上板片单元和下板片单元进行焊接处理，压力调节机构用于在焊接处理过程中调节上板片单元对下板片单元的压力，以降低板式换热器的焊接残余应力。在焊接时，将上板片单元和下板片单元的边缘焊接一部分后，逐渐减小上板片单元对下板片单元的压力，降低上板片单元和下板片单元的形变量，从而降低板式换热器的焊接残余应力。本发明能够通过压力调节机构动态调节上板片单元对下板片单元的压力，能够实现上板片单元和下板片单元的变形补偿，从而能够有效减少板式换热器在焊接过程的变形量，降低板式换热器的焊接残余应力及损伤度，提高板式换热器的焊接质量，从而提升板式换热器的使用性能和使用寿命。

附图说明

图1是本发明一种实施方式中焊接设备的结构示意图；

图2是本发明一种实施方式中伸缩气囊的结构示意图。

图中：1-机架；2-操作台；3-支撑座；4-下板片单元；5-上板片单元；6-上定位座；7-升降座；8-升降驱动机构；9-定位吸盘；10-伸缩气囊；11-充气囊体；12-定位杆；13-焊接机械臂；14-焊接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种板式换热器焊接设备，包括机架1，所述机架1内部设有操作台2，所述操作台2的两侧分别设有支撑座3和焊接机构，支撑座3设置在操作台2的左侧，焊接机构设置在操作台2的右侧。所述支撑座3设有下定位机构，所述下定位机构用于对板式换热器的下板片单元4进行定位，下定位机构配设有压力检测装置。其中，下板片单元4可以配置为一块单一的散热板片，也可以配置为由多块散热板片通过焊接组成的散热板片组。下板片单元4通过下定位机构进行定位，在焊接时上板片单元5压在下板片单元4上，通过压力检测装置可以检测上板片单元5对下板片单元4的压力。

支撑座3的上方设有上定位机构，所述上定位机构用于对板式换热器的上板片单元5进行定位，上定位机构配设有压力调节机构。其中，上板片单元5可以采用与下板片单元4相同的结构，如上板片单元5配置为一块单一的散热板片，或者配置为由多块散热板片通过焊接组成的散热板片组。上板片单元5通过上定位机构进行定位，在焊接时驱使上板片单元5向下移动并压在下板片单元4上，压力调节机构可以调节上板片单元5对下板片单元4的压力。

所述焊接机构用于对上板片单元5和下板片单元4进行焊接处理，将上板片单元5和下板片单元4合在一起后，通过焊接机构对上板片单元5和下板片单元4的边缘进行焊接。所述压力调节机构用于在焊接处理过程中调节上板片单元5对下板片单元4的压力，以降低板式换热器的焊接残余应力。在焊接前，可以先通过压力调节机构增加上板片单元5对下板片单元4的压力，确保上板片单元5和下板片单元4紧密结合，在焊接时，将上板片单元5和下板片单元4的边缘焊接一部分后，逐渐减小上板片单元5对下板片单元4的压力，降低上板片单元5和下板片单元4的形变量，从而降低板式换热器的焊接残余应力。

本发明能够通过压力调节机构动态调节上板片单元5对下板片单元4的压力，能够实现上板片单元5和下板片单元4的变形补偿，从而能够有效减少板式换热器在焊接过程的变形量，降低板式换热器的焊接残余应力及损伤度，提高板式换热器的焊接质量，从而提升板式换热器的使用性能和使用寿命。

具体地，所述上定位机构包括上定位座6和升降座7，所述上定位座6的底部设有用于对上板片单元5进行定位的定位件，定位件对上板片单元5进行定位，并使上板片单元5位于下板片单元4的上方。所述升降座7设置在上定位座6的上方，升降座7配设有升降驱动机构8，升降座7和上定位座6活动连接，压力调节机构设置在上定位座6和升降座7之间。所述升降驱动机构8包括升降气缸，所述升降气缸的输出端与升降座7相连。升降驱动机构8用于驱使升降座7升降活动，上定位座6随着升降座7一起升降活动，使定位件带着上板片单元5上下移动。上板片单元5向下移动到合适的位置后，升降驱动机构8停止运行，此时可以通过压力调节机构驱使上定位座6向下移动，使上板片单元5压在下板片单元4上，然后再对上板片单元5和下板片单元4进行焊接处理。

作为本实施例的一种可选实施方式，所述定位件包括若干定位吸盘9，若干定位吸盘9设置在上定位座6底部并用于对上板片单元5进行吸附定位。优选地，上定位座6底部设置四个定位吸盘9，四个定位吸盘9将上板片单元5吸附定位，然后升降驱动机构8驱使上板片单元5向下移动。

在本实施例中，所述压力调节机构包括伸缩气囊10，所述伸缩气囊10设置在上定位座6和升降座7之间，伸缩气囊10配设有充放气机构，充放气机构连接有控制器，控制器与压力检测装置相连，充放气机构通过伸缩气囊10调节升降座7和上定位座6之间的距离，从而调节上板片单元5对下板片单元4的压力。压力检测装置将下板片单元4的压力数据发送至控制器，控制器控制充放气机构的运行，充放气机构控制伸缩气囊10的充气状态，从而调节上板片单元5对下板片单元4的压力。

优选地，所述伸缩气囊10包括至少两个充气囊体11，至少两个充气囊体11通过单独充放气，从而调节上板片单元5对下板片单元4不同位置的压力。由于上板片单元5和下板片单元4均呈片状，其存在一定的变形不均匀性，导致下板片单元4不同位置的压力不同，通过单独控制各个充气囊体11的充放气，可以调节上板片单元5对下板片单元4不同位置的压力。如并排设置两个充气囊体11时，上板片单元5和下板片单元4的一侧在焊接时，可以通过一个充气囊体11逐渐降低上板片单元5一侧对下板片单元4的压力，而另一个充气囊体11的压力不便，使得上板片单元5另一侧对下板片单元4的压力不变。也可以设置四个充气囊体11，其具体数量可根据实际需求选择使用。

相应的，所述压力检测装置包括至少两个压力传感器，各个压力传感器均与控制器相连，压力传感器的数量与充气囊体11的数量匹配，各个压力传感器设置在下定位机构的不同位置，以检测下板片单元4不同位置的压力。压力传感器的数量与充气囊体11的数量一致，通过对下板片单元4不同位置的压力进行检测，从而控制相应充气囊体11的充气状态，减少板式换热器的焊接残余应力。

在本实施例中，所述下定位机构包括至少两根定位杆12，优选为四根，定位杆12的位置与下板片单元4的流体通道位置匹配，压力传感器设置在支撑座3上，支撑座3对下板片单元4进行支撑，定位杆12对下板片单元4进行定位，上板片单元5的流体通道穿过定位杆12将下板片单元4压紧。

所述焊接机构包括焊接机械臂13和焊接头14，所述焊接机械臂13转动设置在操作台2上，焊接机械臂13配设有旋转驱动机构，所述焊接头14设置在焊接机械臂13的末端。所述焊接机械臂13上设有图像识别装置，有利于识别焊接位置。旋转驱动机构可驱使焊接机械臂13旋转活动，焊接机械臂13可以多向移动，从而调节焊接头14的方向，方便对上板片单元5和下板片单元4的边缘进行焊接。

在本发明描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接或电连接；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或两个元件的相互作用关系，对本领域技术人员而言，可以理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，实施例描述的具体特征、结构等包含于至少一种实施方式中，在不相互矛盾的情况下，本领域技术人员可以将不同实施方式的特征进行组合。本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式，根据本发明的基本技术构思，本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种板式换热器焊接设备，包括机架（1），所述机架（1）设有操作台（2），其特征在于，所述操作台（2）的两侧分别设有支撑座（3）和焊接机构，所述支撑座（3）设有下定位机构，所述下定位机构用于对板式换热器的下板片单元（4）进行定位，下定位机构配设有压力检测装置；支撑座（3）的上方设有上定位机构，所述上定位机构用于对板式换热器的上板片单元（5）进行定位，上定位机构配设有压力调节机构；所述焊接机构用于对上板片单元（5）和下板片单元（4）进行焊接处理，所述压力调节机构用于在焊接处理过程中调节上板片单元（5）对下板片单元（4）的压力，以降低板式换热器的焊接残余应力。

2.根据权利要求1所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述上定位机构包括上定位座（6）和升降座（7），所述上定位座（6）设有用于对上板片单元（5）进行定位的定位件，所述升降座（7）设置在上定位座（6）的上方，升降座（7）配设有升降驱动机构（8），升降座（7）和上定位座（6）活动连接，压力调节机构设置在上定位座（6）和升降座（7）之间。

3.根据权利要求2所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述定位件包括若干定位吸盘（9），若干定位吸盘（9）设置在上定位座（6）底部并用于对上板片单元（5）进行吸附定位。

4.根据权利要求2所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述压力调节机构包括伸缩气囊（10），所述伸缩气囊（10）设置在上定位座（6）和升降座（7）之间，伸缩气囊（10）配设有充放气机构，充放气机构连接有控制器，控制器与压力检测装置相连，充放气机构通过伸缩气囊（10）调节升降座（7）和上定位座（6）之间的距离，从而调节上板片单元（5）对下板片单元（4）的压力。

5.根据权利要求4所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述伸缩气囊（10）包括至少两个充气囊体（11），至少两个充气囊体（11）通过单独充放气，从而调节上板片单元（5）对下板片单元（4）不同位置的压力。

6.根据权利要求5所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述压力检测装置包括至少两个压力传感器，各个压力传感器均与控制器相连，压力传感器的数量与充气囊体（11）的数量匹配，各个压力传感器设置在下定位机构的不同位置，以检测下板片单元（4）不同位置的压力。

7.根据权利要求2所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述升降驱动机构（8）包括升降气缸，所述升降气缸的输出端与升降座（7）相连。

8.根据权利要求1所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述下定位机构包括至少两根定位杆（12），所述定位杆（12）的位置与下板片单元（4）的流体通道位置匹配。

9.根据权利要求1所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述焊接机构包括焊接机械臂（13）和焊接头（14），所述焊接机械臂（13）转动设置在操作台（2）上，焊接机械臂（13）配设有旋转驱动机构，所述焊接头（14）设置在焊接机械臂（13）的末端。

10.根据权利要求9所述的板式换热器焊接设备，其特征在于，所述焊接机械臂（13）上设有图像识别装置。

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