CN1215469A - 在管形部件中安装折流板的方法 - Google Patents

Abstract

一种将折流板安装在管形部件中,例如在一个热交换器歧管中的方法和工具(10)。该方法和工具适合采用具有一个封闭底座的折流板,该底座的作用是阻止流体在管形部件中的流动,折流板进一步具有一个侧壁,该侧壁从底座的周边上沿轴向延伸并由此与底座一起形成一个凹槽。工具(10)一般地包括一个具有一个可以弹性地和径向地变形的端部的套筒(24),诸如一些可以径向向外弯曲的悬臂部件。套筒(24)沿径向向外变形可以使套筒牢固地夹住折流板(12),在将折流板插入管形部件中的过程中保持折流板的定向,然后塑性变形折流板的侧壁,以便将折流板固定在管形部件的壁上。

Description

在管形部件中安装折流板的方法

本发明在总体上涉及一种在管形部件中安装折流板的方法，更具体地说，本发明涉及将折流板插入和固定在一个管形部件中例如一个热交换器的歧管中的方法和工具。

发明背景

在各种应用中，折流板被用于引导液体和气体流过管形部件。其中的一种应用是用于热交换器的歧管中。一般地，热交换器包含一对歧管和在歧管之间交互连接的一系列的管道。为了使热交换器的效率最佳化，传热流体(可以是气体或液体)在管道的流动通过在歧管中设置折流板来控制，通过使流体沿适当的路径流过热交换器的管道可以在热交换器内建立起独立的和平行的流动区域。

现有技术已经提出了用于安装折流板的各种方法和工具，其中一个例子是Nakajima等人的美国专利No.5052478，它提出通过在热交换器歧管的壁中形成的周面狭口插入隔板的方法。这种方法的一个显著缺点是通过歧管的壁插入板子本身不能将板子可靠地固定在歧管上。因此，必须将板子焊接到歧管上或者需要用一个附加的部件来固定板子。但是用焊锡或类似物来固定板子可能会使外来物，如焊料，污染歧管的内部。此外，支管壁中存在的狭口大大地削弱了歧管，减低了它抵抗无数温度和压力循环的能力。

因此，本专业领域中的其他的人也提出了各种在歧管内安装折流板而不需要考虑歧管的结构完整性的其它的方法和工具。例如，共同转化给Clausen的美国专利No.4762152提出了一种在歧管中安装折流板的工具，以完全避免在歧管中切割狭口的必要性。这样安装的折流板通常是杯形的，它带有一个底座和一个轴向延伸的圆形侧壁，该侧壁和底座一起形成一个空穴(凹槽)。侧壁的径向厚度在沿着一个背离底座的方向上增加。这些折流板是用一个具有能够插入折流板的凹槽中的头部的工具安装的。一旦将折流板正确定位在歧管中后，就将工具从凹槽中往回拉，在拉工具的过程中迫使侧壁径向向外扩张。这样，将侧壁挤压在歧管的内表面上，由此使折流板和歧管塑性变形而将折流板固定在其位置上。

Clausen提出的是一种不很复杂的安装工具，而本专业领域的一些人则提出了一些更加复杂的工具设计，如Maekawa等人的美国专利No.5165470，它提出了一种具有一个窄轴杆的安装工具，窄轴杆可以螺纹连接到一个在安装后留在折流板中的径向较大的头部上。在安装折流板期间必须转动该工具，这使得安装过程大大复杂化。Maekawa等人的使安装更加复杂的方法是它要求一个止动件，它必须和安装工具一起插入，以防止折流板被非人意地随工具一起拆卸下来。如果没有止动件，新安装的折流板在拉出工具时有可能被拆卸下来或者至少被移位。最后，由Maekawa等人提出的这种工具开始时难于插入折流板中，尤其是当希望在一个自动组装线上使用这种工具时。

人们还提出了一些其它的方法和工具，其中用于将折流板固定到歧管的壁上所要求的必要的径向向外的力是由一个前移的轴杆产生的，而不是象由Maekawa等人和Clausen提出的那种向后移动的工具。例如，Nishishita的日本专利No.63-239062提出的用于安装一种碗形折流板的工具，这种折流板有一个封闭的底座和一个轴向延伸的、径向扩张的、厚度均匀的侧壁。为了将折流板固定到位，该工具将一个径向向外的力施加到折流板的侧壁上，并将钩爪布置在径向上，用一个棒机械地对钩爪施加径向向外的力。由Nishiishita采用的碗形折流板必须具有一个比歧管通道大的直径，这是因为折流板只是通过径向钩爪被局部扩展的这种机械效率极差的方式造成的。但是，这种形状使得折流板难于在插入歧管之前暂时固定在工具上，并且也阻止和复杂了折流板初始插入歧管中的过程。此外，如果需要考虑牺牲折流板的直径以利用于其插入歧管的话，那么利用径向钩爪局部扩展折流板的侧壁会产生泄漏。最后，由于为了使折流板固定到位而使侧壁变形的程度有限，使得这种折流板非常容易被移位。

因此，可以看到，需要一种用于将折流板安装和固定到一个管形部件中如一个热交换器歧管中的改进的方法。更具体地说，这种方法应能提供可靠的连接，同时不会影响歧管的结构完整性，应能采用一种在安装之前和期间能够容易地和牢靠地夹住折流板的安装工具，应能使折流板有这样的形状，使得工具容易地夹住折流板并由此便于折流板插入歧管中，应能使折流板的歧管壁上有均匀的固定力，以及能够在拆出工具时不会使折流板非人意地随工具一起拆出。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种将折流板和固定在一个管形部件中同时保持管形部件的结构完整性的方法。

本发明的另一个目的是提供一种工具，它将在将折流板安装到管形部件中之前可靠地夹住折流板。

本发明的另一个目的是这种工具通过均匀地变形折流板的侧壁而将折流板固定到管形部件上。

本发明的另一个目的是工具具有这样的外形结构，使得在拆出工具时避免非人意地从管形部件中拆出折流板。

按照本发明，提供了一种方法，它应用一种安装工具将折流板安装和固定在一个管形部件例如一个热交换器的内壁面上。该方法和工具适合采用具有一个封闭底座的折流板，该底座的作用是阻止流体在管形部件中的流动，折流板进一步具有一个侧壁，该侧壁从底座的周边上沿轴向并由此在折流板中形成一个凹槽。有利的是，工具可以和其侧壁具有一个基本上不变的厚度和直径的折流板很好地工作，由此有利于折流板在管形部件中的安装和固定和加强与管形部件壁的流体密封。

本发明的安装工具总体上是有一个具有可以弹性地和径向地变形的端部的套筒构成。在个优选实施例中，所制成的套筒具有可以沿径向向外弹性弯曲的纵向延伸的悬臂件。特别地，套筒的径向向外变形不仅能够使套筒在折流板正在插入管形部件中时牢靠地夹住折流板，而且能够随后使折流板的侧壁塑性变形，以便将折流板固定到管形部件的壁上。因此，套筒的外形设计得能实施多个作用。首先，套筒开始时没有被变形，使得套筒的端部的尺寸能够自由地插入折流板的凹槽中。然后，使套筒沿径向弹性地扩展以夹住折流板。最后，进一步径向扩张套筒的端部，以便能够施加一个径向力，它使折流板的侧壁塑性地均匀变形，由此将折流板永久地固定在管形部件内部，同时不会使管形部件过度变形。

从上面可以看到，本发明的工具可以提供一种比现有技术有重大优点的方法。优点之一是，可以不牺牲管形部件的结构完整性地安装折流板。本发明的折流板是通过有限的变形折流板将其固定在管形部件的内表面上，而不是在管形部件中切割狭口。另一个重大优点是本方法适合于采用具有定常横截面和厚度的侧壁的折流板，它因此能更加均匀地变形，提高折流板的稳固性和与管形部件的流体密封性。有利的是，工具的外形也设计得能够在折流板的侧壁上施加一个更加均匀的径向力，这个力也提高了稳固性和流体密封性。这种能力与现有技术的方法相反，在这些方法中只有折流板的侧壁的局部部分被变形。

本发明的另一个优点是，工具可以在插入期间牢靠地夹住折流板，这极大地促进了安装过程的自动化。此外，工具的外形尺寸设计得可以在插入之后与折流板完全脱离啮合，使得工具能够从管形部件中往回拉出而不用担心将折流板非人意地和工具一起拆卸出来。本发明的其它目的和优点在阅读了以下结合所提供的附图详细说明后则更加明显。

下面结合附图的说明使本发明的上述优点和其它优点变得更加明显。

图1是按照本发明的一个第一实施例的一个热交换器歧管、一个折流板和一个工具的横剖面侧视图，其中的工具用于将折流板安装和固定在歧管中；

图2至图4示出按照本发明的第一实施例的一些步骤，其中分别包括用工具夹住折流板，将折流板安装到歧管中，然后将折流板固定的歧管中；

图5是图1至图4中的工具的一个套筒部分的一个横剖面侧视图；

图6是图5中的套筒部分的一个端视图；

图7至图10示出了按照本发明的一个第二实施例的用于安装和固定一个折流板的一个工具和一些步骤。

按照本发明，提供了一种在一个管状部件，例如附图中所示的热交换器歧管14中，安装一个折流板12的方法和工具。本发明的方法要求将折流板12固定在歧管14的内表面16上，如图2至4和图8至10所示，以便对通过歧管14的流动形成一个障碍。这样，折流板12可以用于测定通过热交换器管(图中未示出)的冷却流体的流量，其中热交换器管插入到歧管14中形成的管口15中。尽管图中所示的管口15是长方形孔，对于本专业领域的人员来说，可以认识到管口15也可以是圆形的，包含一个提升管，或者具有任何其它所希望的形状或外形。

附图中所示的折流板12由一个封闭的底座18和一个从底座18的周边轴向延伸的环形侧壁20组成，它们一起在折流板12的一侧形成一个凹槽22。侧壁20最好垂直于底座18延伸并且具有一个恒定的横截面和径向厚度，尽管可以预见侧壁20可以是具有一个不规则厚度的锥形体。显然，折流板12的直径和横截面形状应该紧密地对应于歧管14的内表面16的直径和横截面形状，后者是圆形的，如图所示。在现有技术中常常要求折流板具有稍微偏大的尺寸，以便实现一种与歧管的压配合，而本发明所采用的折流板可以具有稍微偏小的尺寸，如后面将要说明的那样。

图1至图6中示出了按照本发明的一个第一实施例的一个安装工具10。如图所示，工具10由一个设置在一个套筒24的孔32中的心轴34构成，套筒24在图5和6中更详细地示出。套筒24的直径和形状大致对应于歧管14的形状和内径，例如在图中所示的圆柱形形状。套筒24有一个前端28，它的尺寸可以使之安装在折流板12的凹槽22中，和一个相对设置的后端30，通过该后端将心轴34插入套筒24中。可以在套筒24的后端30上加工出螺纹48，以便能在将工具10安装在一个致动器上或一个自动机器的臂上。

如在图5和6中最清楚地看到，套筒24的前端28由四个用开口44限定的悬臂件46构成。套筒24中的孔32以一个锥形部分42终止在套筒24的前端28处。如可以从图1中看到，心轴34也有一个可以与套筒24的锥形部分42相配的锥形部分40，在将心轴34的锥形部分40向前推进到套筒24的锥形部分42中时，用于沿径向向外弹性地弯曲或偏转悬臂件46。如图1至4中明显可见，心轴34在套筒24中的相对位置建立了套筒前端28的有效直径，如由悬臂件46确定。这样，套筒24的前端28能够容易地在歧管14中夹住，安装和固定折流板12。

如图1中所示，心轴34在套筒24的孔32中足够地后缩，以便使套筒24的前端28能容纳在凹槽22中。图2示出了将心轴34稍微再进一步挤进孔32中的结果，引起悬臂件46足够地偏转，以夹住折流板12的侧壁20，同时不使折流板12变形。这样，折流板12可以容易地的在歧管14中定位，如图3中所示。从图2和3中可以看到，本发明的工具10允许采用一个尺寸稍微偏小的折流板12，因为折流板12的位置和方向在安装和固定的整个过程中是由套筒24的前端28保持的。这种能力与现有技术的方法和工具有明显差别，现有技术是依靠在折流板和歧管之间的一种压配合来保持在将折流板安装和固定到歧管上时对折流板的位置和方向的控制。如图中所示，当歧管14中形成的管口15的数目和形状可以使一个尺寸偏大的折流板安装困难，并且在安装现有技术的尺寸偏大的折流板期间使歧管14和管口15容易受到损坏时，本发明的这个特征则尤其有利。

如图4所示，进一步推进心轴34使得悬臂件46足够地偏转，使套筒24的前端28完全扩张，使得折流板12的侧壁20的塑性变形，以便将折流板12永久地固定在歧管14内的位置上。最后，将心轴34充分地往回拉，使得前端28的悬臂件46恢复到它们在图1中的初始位置。这样，套筒24的前端28完全与折流板12的侧壁20脱离，使得套筒24能从歧管14中自由地拉出，而不必担心会对在歧管14中折流板12的位置产生干扰。

从上述内容可以看到，本发明的工具10的工作依赖于悬臂件46的弹性弯曲，并需要一个弹簧、销钉和紧固件的组件，它们会使工具的制造和工作复杂。虽然可以采用各种各样的弹性变形材料来构成套筒24，或者至少构成前端28和它们悬臂件46，但是一种优选的材料是弹簧钢。这种材料的优点在于它可以弹性弯曲许多个周期而不会造成疲劳断裂。

本发明的另一个优点在于，歧管14的结构上的整体性得到促进和维持。不需要设置附加的狭口就可以通过歧管壁将折流板12插入。此外，工具10可以在将折流板12插入歧管14中之前平缓地夹住折流板12并且不会使折流板12变形，并且以足够的稳固性在安装期间保持折流板12在套筒24上的定向。由于工具10能以这样的方式夹住折流板12，在折流板12和歧管14之间要求的典型的压配合可以大大地减小或取消。本发明的这个特征通过具有一个均匀的直径和厚度的折流板12的侧壁20得到进一步的提高，而不是一个带锥度的侧壁，这种带锥度侧壁有利于折流板12和歧管14之间的密封，但容易损坏管口15，使歧管14过度变形以及使工具10难以夹住折流板12。

本发明的另一个优点在于，一旦折流板12正确到住后，工具10可以使折流板12的侧壁20塑性变形，以将折流板12固定在歧管14内的位置上。有利的是，悬臂件46基本上构成套筒的前端28的整个周边，只有由于有狭口44的存在而具有极小的中断。这样，悬臂件46可以在折流板12的侧壁20上施加一个非常均匀的径向力，使得侧壁20的变形更加均匀。另外，这种能力避免了现有技术中要求在折流板12和歧管14之间的压配合，以便保证在折流板12和歧管14的内表面16的整个周边之间完全地接触。这样，用折流板12可以容易地实现一种流体密封。由悬臂件46施加的均匀的力也避免了歧管14产生过度的局部变形，这是图中所示类型的歧管的有问题的一个趋势，其中，歧管14在管口15之间的部分极其容易受到损坏，如果施加了过度的或局部的力的话。

最后，本发明的工具10在从歧管14上拆卸下来之前能够容易地与折流板12脱开，这样，工具10可以取出，同时不会无意地拆卸或干扰折流板12。本发明的这个特征也减小了使工具10卡在歧管14内的可能性。

图7至10中示出了一个按照本发明的一个第二实施例的工具110。如图所示，类似于图1至6中示出工具10，工具110也是由一个设置在一个套筒124中的心轴134构成。套筒124有一个前端128，其尺寸设置得能使之安置在折流板12的凹槽中，并且通过它将心轴134插入到套筒124中。和第一实施例的套筒24一样，套筒124的相对的一端设计成能使工具110安装在适当的驱动设备上。还是按照本发明的第一实施例，套筒124的前端128由悬臂件构成，悬臂件的外形由狭口限定。由套筒124形成的孔在前端128处含有一个锥形部分142，它的形状近似地对应于心轴134的一个相配的锥形端部140。如在图7至10中看到的，心轴134的锥形端部140和套筒124的锥形部分142沿着一个离开套筒124的前端128的方向其直径在减小。这样，本实施例的工具110与第一实施例的工具10的不同之处在于，锥形端部140设计得能在沿着一个离远歧管14的方向上驱动心轴134时使悬臂件径向向外地弹性弯曲或偏转。

由上述结构可以看到，这个实施例的工具110能够以采用第一实施例的工具10可能达到的相同的水平夹住折流板12并使其定位和塑性变形。在图7中，所示心轴134定位在套筒124内，以便使套筒124的前端128接合在折流板12中。图8示出了心轴134在套筒124中被驱动的结果，使得悬臂件足够地偏转以夹住折流板12。如图9中所示，在将折流板12定位在歧管14中后，用套筒124进一步驱动心轴134，如图10中所示，使得套筒124的前端128完全扩张，从而使折流板12塑性变形并由此永久地固定在歧管14中。图7至10中示出的工具110的一个有利的特征是便于工具的维护和更换。按照这个实施例，套筒124最好具有比心轴134更大的硬度，使得磨损主要发生在心轴134上。由于心轴134是通过套筒124的前端128安装的，亦即，当在工作时拉回套筒124时该端部被暴露，因此如果需要，心轴134能够被容易的更换。为了进一步减小工作和维护费用，将心轴134加工成一个由两个部分构成的组件，使得只有心轴134的锥形端部140需要更换。

尽管本发明是按照一个优选实施例进行说明的，但是很明显，本领域中的专业人员可以采用一些其它的形式，例如，采用不同的材料，工具10和110，歧管14和折流板12的外形和结构可以不同于所示出的那些，并且可以在其它的组装过程中应用工具10和110。因此，本发明的范围只有由下面的权利要求来限定。

Claims (20)

1．一种用于在管状部件中安装折流板的安装工具，折流板有一个底座和一个从底座周边上延伸的由此与底座一起形成一个凹槽的环形侧壁，所述安装工具包括：

一个具有一个第一端部的套筒，该端部可以安置在折流板的凹槽中并能与侧壁啮合，套筒的端部是由一种可弹性变形的材料制成，

和用于使套筒的第一端部沿径向弹性变形的部件，该变形部件可以被操作以便弹性地和径向地扩张第一端部，以夹住折流板的侧壁，进一步弹性地和径向地扩张第一端部，以使折流板的侧壁塑性变形并由此将折流板固定在管形部件内，并且能弹性地和径向地收缩第一端部，以便能使第一端部与折流板脱离啮合。

2．按照权利要求1所述的安装工具，其中，套筒的第一端部包括一组纵向延伸的悬臂件。

3．按照权利要求1所述的安装工具，其中，套筒的管状的，并且在其第一端部带有一个锥形孔。

4．按照权利要求3所述的安装工具，其中，变形部件是一个心轴，它有一个轴杆和一个可安置在套筒的第一端部中的远端。

5．按照权利要求4所述的安装工具，其中，心轴的远端有一个与套筒的锥形孔互补的锥形部分。

6．按照权利要求5所述的安装工具，其中，心轴的锥形部分和套筒的锥形孔分别在离远心轴的远端和套筒的第一端部的方向上其直径是增加的。

7．按照权利要求5所述的安装工具，其中，心轴的锥形部分和套筒的锥形孔分别在离远心轴的远端和套筒的第一端部的方向上其直径是减小的。

8．按照权利要求7所述的安装工具，其中，套筒的锥形孔具有比心轴的锥形部分更大的硬度。

9．按照权利要求1所述的安装工具，进一步包括折流板，折流板的侧壁具有一个基本上均匀的直径和一个在径向上基本均匀的厚度。

10．一种用于将折流板安装和固定在管形部件的通道中的方法，其中，折流板有一个底座和一个从底座周边上延伸的由此与底座一起形成一个凹槽的环形侧壁，该方法包括以下步骤：

将套筒的第一端部插入折流板的凹槽中，套筒的第一端部由一种可弹性变形的材料制成；将折流板安装到管形部件的通道中；弹性地和径向地变形套筒的第一端部，使得第一端部弹性地和径向地扩张，以使折流板的侧壁塑性变形，从而将折流板固定在管形部件内；

弹性地和径向地收缩套筒的第一端部，以便能使第一端部与折流板脱离啮合，并将套筒从管形部件的通道中取出。

11．按照权利要求10所述的方法，其中，变形步骤包括径向扩张设置在套筒的第一端部处的纵向延伸的悬臂部分。

12．按照权利要求10所述的方法，其中，变形步骤包括将一个心轴插入套筒中，然后相对于套筒驱动心轴，使得心轴的一个锥形部分与套筒的第一端部啮合。

13．按照权利要求12所述的方法，其中，驱动步骤包括使心轴的锥形部分与套筒的第一部处的一个互补的锥形孔啮合。

14．按照权利要求13所述的方法，其中，变形步骤包括将心轴驱动到一个第一位置，在此处，心轴的锥形部分的第一部分与套筒的锥形孔的一个第一部分啮合，从而弹性地和径向地变形套筒的第一端部。

15．按照权利要求14所述的方法，其中，变形步骤进一步包括将心轴驱动到一个第二位置，在此处，心轴的锥形部分的第一部分与套筒的锥形孔的一个第二部分啮合，从而进一步弹性地和径向地变形套筒的第一端部。

16．按照权利要求13所述的方法，其中，收缩步骤包括将心轴驱动到一个使心轴的锥形部分与套筒的锥形孔脱离啮合的一个位置。

17．按照权利要求10所述的方法，进一步包括以下夹住折流板的步骤：安装步骤之前沿径向弹性地变形套筒的第一端部，使得第一端部径向扩张以夹住折流板。

18．按照权利要求17所述的方法，其中，夹住和变形步骤包括径向扩张设置在套筒的第一端部处的纵向延伸的悬臂部分。

19．按照权利要求17所述的方法，其中，夹住和变形步骤包括将一个心轴插入套筒中，然后相对于套筒驱动心轴，使得心轴的一个锥形部分与套筒的第一端部啮合。

20．一种用于将折流板安装和固定在热交换器歧管的通道中的方法，其中，折流板有一个底座和一个从底座周边上延伸的由此与底座一起形成一个凹槽的环形侧壁，该方法包括以下步骤：

将套筒的第一端部插入折流板的凹槽中，套筒在其第一端部处有一个带有一个锥形部分的孔，套筒的第一端部具有一些形成纵向延伸的悬臂部件的纵向狭口，套筒具有一个可滑动地设置在所述孔中的心轴；

驱动心轴，使之啮合孔的锥形部分并沿径向向外的方向弹性弯曲悬臂部件，使得第一端部径向扩张以夹住折流板；

将折流板安装到歧管的通道中；

进一步驱动心轴，从而进一步啮合孔的锥形部分和进一步沿径向向外的方向弹性弯曲悬臂部件，使得第一端部径向扩张以塑性变形折流板的侧壁，从而将折流板固定在歧管内；

相对于套筒驱动心轴，使心轴与孔的锥形部分脱离啮合，沿径向收缩套筒的第一端部，并将套筒的第一端部与折流板脱离啮合；并

将套筒从歧管的通道中取出。

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