CN1964804A - 用于制造圆形金属桶的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种由细长金属板制造圆形金属桶的方法。弯曲该金属板的上、下纵向边缘以分别形成第一“L”形弯曲和第二“椅”形弯曲。该金属板沿螺旋形轨迹移动使得该第二弯曲进入该第一弯曲的上方邻近处。把该第二弯曲和该第一弯曲焊接在一起从而形成圆柱形桶的壁。弯曲的焊接用于对折弯的金属进行应力消除或退火，因而防止可能导致泄漏和/或损害桶的结构完整性的金属的破裂。此外，第一和第二弯曲协作以在桶的外侧形成螺旋状辊道。该桶支撑在与辊道接合的多个滚轮上并绕桶的纵向轴线旋转。

Description

用于制造圆形金属桶的方法和装置
相关申请
本申请要求拥有2004年4月12日提交的美国临时专利申请60/560981的权益。
技术领域
本发明总体涉及用从钢铁厂直接运输过来的钢卷制造圆形金属桶。
背景技术
现有技术描述了构建用于储存固体或液体的圆形金属桶多种方法。例如，授予Reed的美国专利2751672描述了以螺栓联接在一起的一系列金属板制成圆形桶。这种组装方法需要大量的手工劳动，复杂的桶体支撑结构，并且不适合用于制造存储液体的桶，那是因为大量的螺栓孔需要液体密封以防止任何所储存的液体的泄漏。
授予McFatter的美国专利4121747描述了以螺旋状路径卷绕的金属带向上地构建圆形储存桶。该金属带被送入环形地布置于底座上的支撑装置，并且送入支撑装置的带的上边缘与紧邻地处于其上方的螺旋状圈的下边缘对齐，从而使这两个边缘在竖直平面上相互隔离并随后被“对接”焊接在一起。本发明提倡不要折弯金属带边缘，并且看不到这么做的潜在优点。用于制造桶的这种技术具有如下缺点：
a)在对接焊接装置前难以满意地对齐金属带；
b)金属带轻微的偏移，特别对于厚度较薄的金属带，可引起金属到金属的不足的接触，从而导致弱的焊接和/或泄漏；和
c)没有提供措施以加强金属带以阻止它们变形(例如，在高的、存储液体的桶中，由于作用在下部金属带的压力而凸起)。
授予Lipp的美国专利3863479描述了采用从相邻线材卷严重地折叠弯曲的螺旋状线材卷构造金属管和桶。Lipp遭受了如下缺点：
a)由于不能保证在机械弯曲处完全的液体密封，因而该桶不适合存储液体；
b)该方法不适合难以折弯的金属，特别地对于高碳钢，由于弯曲的剧烈性和折弯后缺少应力消除(例如，退火)，导致了潜在的金属破裂，以及随后的强度和液体密封的损失；
c)可用金属的厚度由于弯曲的剧烈性而受限制，该弯曲的剧烈性可导致破裂和随后的强度和液体密封的损失；和
d)在线材卷中没有加强波纹用来阻止凸起，如上面的要点(c)所论述的，由于可用金属的厚度受限制，该凸起特别地成问题。
发明内容
本发明涉及一种由细长金属板制造圆形金属桶的方法。该金属板的上、下纵向边缘被折弯以分别形成第一“L”形弯曲和第二“椅”形弯曲。该金属板以螺旋形轨迹移动使得其第二弯曲进入第一弯曲上方邻近处。把第二弯曲和第一弯曲焊接在一起从而形成圆柱形桶的壁。第一和第二弯曲协作以在桶的外侧形成螺旋状辊道。该桶支撑在多个与辊道接合的滚轮上并绕其纵向轴线旋转。在旋转桶体并焊接金属板到其底部时，该桶在所述滚轮上向上移动。
该金属板可以视情况地形成波纹以加强桶壁并防止凸起。
金属板纵向边缘的弯曲达到了以下目的：
更容易对齐金属板的相邻部分，这导致更牢固的焊接和因而提高的液压密封和增加的结构强度；
第一和第二弯曲协作以形成辊道，该辊道允许桶在制造时支撑并定位在滚轮上；
弯曲本身也起到加强桶壁的作用；
弯曲的焊接用于对折弯的金属进行应力消除或退火，因而防止了可能导致泄漏和/或危害桶的结构完整性的金属的裂缝。
附图说明
结合附图阅读下面的详细说明，涉及组建和实施方法的本发明本身，及其另外的目的和优点，将变得容易理解，其中：
图1a示出了根据本发明的小型圆桶生产系统；
图1b示出了根据本发明的中型圆桶生产系统；
图1c示出了根据本发明的大型圆桶生产系统；
图2示出了支撑在滚轮上的金属带的倾斜的相邻环圈；
图3a，3b和3c示出了折弯机/波纹成形机；
图4a，4b和4c示出了折弯和/或形成波纹后的金属带的替代实施例的截面图；
图5a示出了焊接预对准器；
图5b示出了具有可调节顶轮的机动双滚轮；
图6a和6b示出了由金属带的相邻未焊接第二和第一弯曲形成的辊道；
图7示出了由金属带的相邻第二和第一弯曲形成的辊道，结合具有可调节底轮的双滚轮；
图8a示出了焊接定位器；
图8b示出了具有可调节底轮的机动双滚轮；
图9a和9b示出了焊接装置；
图10示出了从桶内侧观察的金属带相邻环圈之间的焊缝；
图11a和11b示出了与单滚轮接合的辊道；
图12示出了单个的自由的滚轮组件；
图13示出了拆卷装置；和
图14a和14b示出了根据本发明形成的桶壁。
具体实施方式
图1a，1b和1c示出了根据本发明构造圆柱桶10的俯视图。标识主要部件如下：
拆卷机20，它拆开盘卷的金属板30并送入折弯机/波纹成形机40。
折弯机/波纹成形机40，它在金属板的纵向边缘上产生第一和第二弯曲，并且可选地沿展开的金属板30的长度方向产生单个或多个波形的加强波纹。
焊接预对准器50，它在金属板30离开折弯机/波纹成形机40后且位于焊接定位器60前面时“大致”定位其相邻边缘。
焊接定位器60，它在金属板30离开焊接预对准器50后且进入焊接装置70前“精确”定位其相邻边缘。
焊接装置70，它焊接(例如，以角焊的方式)金属板30的相邻边缘。
支撑系统80，它是具有滚轮和定位器(例如焊接预对准器50和焊接定位器60)的机构，用于在焊接前后沿螺旋形轨迹引导和支撑金属板30。
单滚轮100，它构成支撑系统80的一部分。这些单滚轮可以是机动的或非机动的滚轮，并且用来支撑和定位金属板30，该金属板30在构建时形成桶10的壁。
机动的或非机动的双滚轮110和机动的双滚轮111也构成支撑系统80的一部分。双滚轮110和111用于支撑和定位金属板30，该金属板30在构建时形成桶10的壁。
直立线圈缝焊机(vertical coil seam welder)120，它可以是手动的或自动的，并且可用于接合(例如，对接焊接)金属板30的相邻端，用来连接两个连续的金属板30。
图2示出了典型的单滚轮100和双滚轮110、111序列，示出了金属板30的相邻部分倾斜从而使板30沿着螺旋状路径。图2是在假想它们是平坦未卷曲的(例如，“墨卡托(mercator)”投影)，且从内部观察的情况下绘制的。金属板30的端部32和34是相互连接的，虽然它们出现来在图的相对的边缘上。
图3a示出了折弯机/波纹成形机40，该折弯机/波纹成形机40产生金属板30的沿上纵向边缘36的第一“L”形弯曲42和沿下纵向边缘38的第二“椅”形弯曲44。在本发明的优选实施例中，第一弯曲42形成了与金属板30成45°至135°的角，且宽5至100mm(取决于金属厚度、金属类型和桶10的尺寸)。在优选实施例中，第二弯曲44具有5至100mm宽的水平部分46和5至150mm的竖直部分48。
图3b示出了折弯机/波纹成形机40，该折弯机/波纹成形机40在金属板30上产生沿上纵向边缘36的第一“L”形弯曲和沿下纵向边缘38的第二“椅”形弯曲，加上单波状弯曲130。
图3c示出了折弯机/波纹成形机40，该折弯机/波纹成形机40在金属板30上产生沿上纵向边缘36的第一“L”形弯曲和沿下纵向边缘38的第二“椅”形弯曲，加上双波状弯曲135。
图4a示出了从图3a的折弯机/波纹成形机40输出后的金属板30的横截面。
图4b示出了金属板30在通过图3b的折弯机/波纹成形机40的各个阶段的横截面。
图4c示出了金属板30在通过图3c的折弯机/波纹成形机40的各个阶段的横截面。
图5a示出了可用于大致定位金属板30的相邻边缘的焊接预对准器50。该预对准器50具有水平的可调整滚轮140——滚轮150把金属板30(未示出)的下部未焊接部分的上边缘36向外(即从桶10的内侧向着外侧)推，而滚轮145把金属板30下部分的上边缘36和金属板30上部分的下边缘38都向外推。该预对准器50另外具有水平滚轮调节器165和166用来调节滚轮145和150的水平定位。该预对准器50与将在下面更详细地说明的双滚轮110协同工作。
图5b示出了处于孤立状态的双滚轮110。该双滚轮110可单独使用或作为焊接预对准器50的一部分。如图1和2所示，在构建桶10的过程中，该双滚轮也可用于其它地方。通常，双滚轮110可以是机动的，或者是自由转动的。在本发明的优选实施例中，焊接预对准器50的双滚轮110和焊接定位器60的双滚轮111均是机动的，用来辅助金属板30的准确定位和焊接。此外，在图5b的实施例中，双滚轮110具有可调节的滚轮118和119。滚轮118和119可同时地在水平方向上调节，而上滚轮118也可竖直地向上或向下调节。
图6a和6b示出了辊道160，该辊道160由金属板30的未焊接的上下边缘36，38的相邻的“L”形弯曲42和椅形弯曲44形成。在本发明的优选实施例中，第一弯曲42形成与金属板30成45°至135°的角并且宽5至100mm(取决于金属厚度、金属类型和桶10的尺寸)。在优选实施例中，第二弯曲44具有5至100mm宽的水平部分46和5至150mm的竖直部分48。
参阅图5b，辊道160(在图6a-b中以孤立的方式示出)由滚轮119(沿上纵向边缘的“L”形弯曲搁置其上)在下面支撑，而滚轮118向下推(在沿着下纵向边缘的椅形弯曲上)。
图7和8b示出了处于孤立状态的双滚轮111。双滚轮111也可以用作焊接定位器60的一部分。双滚轮111是机动的。在本发明的优选实施例中，焊接预对准器50的双滚轮110(见图1，2和5b)也是机动的，用于辅助金属板30的准确定位和焊接。此外，在图7和8b的实施例中，双滚轮111具有可调节的滚轮115和117。滚轮115和117可同时地在水平方向上调节，而下滚轮117也可竖直地向上或向下调节。
参阅图7和8b，辊道160(在图6a-b中以孤立的方式示出)由滚轮117(沿上纵向边缘的“L”形弯曲搁置其上)在下面支撑，而滚轮115向下推(在沿着下纵向边缘的椅形弯曲上)。
机动的双滚轮110和/或111与轨道160的接合，在桶10构建时提供了对桶10的支撑，并提供了以螺旋方式送进金属板30的方法。
图8a示出了焊接定位器60，用于精确定位金属板30(未示出)的相邻边缘以便焊接。水平可调节滚轮170把金属板30上部分的下边缘向外(即从桶10的内侧向着外侧)推，并且滚轮175把金属板30下部分的上边缘向外推。调节器180调节滚轮170，175的水平定位，并因而调节金属板的边缘。
参阅图4，6a-b，7，9a-b和11，对于本领域技术人员显然的是，金属板30的上、下纵向边缘36、38可以以各种结构弯曲以形成替代的轨道160的形状(例如，非直角弯曲)，该轨道160的形状仍然允许通过，例如与双滚轮110和/或111，或单滚轮100的接合，移动和支撑桶10。此外，可使用各种波纹结构。
图9a和9b示出了焊接装置70，该焊接装置70对金属板30的沿上纵向边缘36的“L”形弯曲和沿下纵向边缘38的第二“椅”形弯曲之间的槽使用连续焊缝200(例如，角焊)。图10示出了从桶10的内部观察的焊缝200。
图11a和11b示出了由单滚轮100接合的、已焊接的辊道160。支撑系统80始终使用单滚轮100支撑桶10，并且在以螺旋的方式焊接并送进金属板30以形成桶壁时，允许单滚轮100容易地旋转。
再次参阅图1a，1b和1c，支撑系统80可以包括根据桶10的高度和尺寸、金属板30的尺寸和厚度而认为必要的单滚轮100的数量和双滚轮110及111的数量。
图12示出了由支撑系统80的支撑件210支撑的单滚轮100。支撑件210和如以环形方式(见图1)布置的这些滚轮100、110和111用于在桶10的构造过程中支撑桶10。在本发明的优选实施例中，单滚轮100是可倾斜的，即滚轮100可从竖直定线向桶10的中心倾斜，且与辊道160(见图11)保持接触以维持桶径的精确控制。而且，在优选实施例中，为了提供对金属板30的螺旋状盘绕的形状和倾斜的控制，单滚轮100的高度是可调节的(例如，通过带双线螺纹的高度调节器220)。
图13示出了拆卷机20，该拆卷机20可以展开盘卷的金属板30从而使它可并入桶。
图14a和14b示出了桶10的壁，该桶10是根据本发明由一个或多个螺旋状地卷绕的金属板30制成，在板与板之间的竖直方向的接缝上进行纵向地连续焊接。当把更多的金属板30添加到桶10的底部时，该桶绕其纵向轴线旋转使它逐渐地向上移动。图14a中桶10的顶边缘230和底边缘240被切去以形成各自位于平行于地面的平面中的周向边缘，如图14b所示(显然，周向边缘是否平行于地面或一些其它参考点是设计选择的问题)。在完成焊接和底边缘240的切除后，通过把沿单滚轮和双滚轮的旋转(见图1和2)反向，可把桶体放到地面上。可使用任何现有技术完成或切除圆桶10的顶边缘230和底边缘240，以及把圆桶10焊接和封焊到例如混凝土底座。
虽然结合示例性实施例说明了本发明，但不意图以限制的意思解释本说明。和本发明的其它实施例一样，示例性实施例的各种修改对于依据本说明的本领域技术人员将是显然的。因而可以理解到，所附权利要求将包含任何属于本发明实际范围内的这种修改或实施例。

Claims (26)

1.一种用于制造圆形金属桶的方法，它包括：
a)提供细长金属板；
b)沿其上纵向边缘折弯所述金属板以形成第一弯曲；
c)沿其下纵向边缘折弯所述金属板以形成第二弯曲；
d)以螺旋形轨迹移动所述金属板，使得所述的第二弯曲到达所述第一弯曲的上方邻近处；
e)焊接所述第二弯曲到所述第一弯曲以形成所述桶的壁，所述壁具有连续螺旋状焊缝；
其中所述第一和第二弯曲协作以在所述桶的外侧上形成螺旋状辊道；和
其中所述桶支撑在与所述滚轮轨接合的多个滚轮上；
而且，其中所述的桶在所述的滚轮上绕桶的纵向轴线旋转，使得所述桶在所述金属板焊接到其底部时向上移动。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述细长金属板是盘卷的金属板，该盘卷的金属板在所述的折弯步骤前被展开。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一弯曲是“L”形弯曲且所述第二弯曲是椅形弯曲。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述金属板在所述的焊接步骤前被制成波状。
5.如权利要求1所述的方法，其中在所述焊接步骤之前，大致定位并且随后精确定位所述第一和第二弯曲的相邻部分。
6.如权利要求1所述的方法，其中至少一个所述的滚轮是机动的，并且所述桶和所述金属板依靠所述的机动滚轮移动。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述金属板由铝、镀锌钢材、不锈钢和碳钢其中之一制成。
8.如权利要求3所述的方法，其中所述第一弯曲与所述金属板的主体形成一45°至135°之间的角。
9.如权利要求3所述的方法，其中所述第一弯曲宽5至100mm。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述第二弯曲的水平部分宽5至100mm。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述第二弯曲的竖直部分宽5至150mm。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述桶的顶部被切除以形成平行于地面的上周向边缘。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述桶的底部在加工中被切除以形成平行于地面的下周向边缘。
14.一种用于制造圆形金属桶的系统，它包括：
(a)拆卷机，它用于展开盘卷的金属板；
(b)折弯机/波纹成形机，它用于形成沿所述金属板的上纵向边缘的第一弯曲和沿所述金属板的第二纵向边缘的第二弯曲；
(c)带有滚轮的支撑系统，它用于沿螺旋形轨迹移动所述的金属板、支撑所述的桶、以及在添加所述金属板到所述桶的底边缘时把所述桶绕其纵向轴线旋转；
(d)焊接定位器，它用于定位所述第二弯曲在所述第一弯曲的上方且紧邻；
(e)焊接装置，用于把所述第一和第二弯曲焊接在一起以形成所述桶的圆形壁；
其中所述第一和第二弯曲协作以在所述桶的外侧形成螺旋状辊道；和
其中所述桶支撑在与所述辊道接合的所述滚轮上。
15.根据权利要求14所述的系统，还包括直立线圈缝焊机，该缝焊机在所述金属板经过所述折弯机/波纹成形机之前，把第一盘卷金属板的一端对接焊接到第二盘卷金属板的一端。
16.根据权利要求14所述的系统，还包括焊接预对准器，在所述焊接定位器定位所述第一和第二弯曲之前，该焊接预对准器用于大致定位所述第一和第二弯曲。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一弯曲是“L”形弯曲，且所述第二弯曲是椅形弯曲。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述折弯机/波纹成形机另外地使所述金属板成波形。
19.根据权利要求14所述的系统，其中至少一个所述滚轮是机动的，且所述桶和所述金属板由所述的机动滚轮移动。
20.根据权利要求14所述的系统，其中所述金属板由铝、镀锌钢材、不锈钢和碳钢其中之一制成。
21.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一弯曲与所述金属板的主体形成一45°至135°之间的角。
22.根据权利要求14所述的系统，其中所述第一弯曲宽5至100mm。
23.根据权利要求14所述的系统，其中所述第二弯曲的水平部分宽5至100mm。
24.根据权利要求14所述的系统，其中所述第二弯曲的竖直部分宽5至150mm。
25.根据权利要求14所述的系统，还包括用于切除所述桶的顶部以形成平行于地面的上周向边缘的装置。
26.根据权利要求14所述的系统，还包括用于切除所述桶的底部以形成平行于地面的下周向边缘的装置。
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