CN210676499U - 一种小直径数控螺旋绕管机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小直径数控螺旋绕管机，包括床身，于床身上分别设置用于驱动芯棒旋转的主轴机构、用于辅助芯棒夹持的尾座机构、用于定位传热管并辅助绕管的导向机构及用于控制导向机构运动和传热管进给的电气控制机构，所述导向机构沿一对固接于床身上表面的直线导轨做往复运动，于导向机构直线导轨的内侧平行设置尾座导轨，尾座机构沿所述导轨做直线运动。本实用新型通过导向机构实现传热管的预弯，防止因直管直接缠绕引起的应力集中、管材变形、管体破裂等问题；通过导向机构和控制箱精确定位，实现高精度数控绕管加工，提前预弯后的传热管绕管稳定性高，可以适用于细直径的传热管绕管加工，满足小型换热器的生产条件。

Description

一种小直径数控螺旋绕管机

技术领域

本实用新型涉及绕管换热器制造技术领域，尤其是一种小直径数控螺旋绕管机。

背景技术

绕管换热器是在芯筒外周将传热管按螺旋线形状交替缠绕而成的一种换热器，绕管换热器相邻两层螺旋状传热管的螺旋方向相反。传热管可以单根绕制，也可两根或多根组焊后一起绕制。管内仅通一种介质的绕管换热器称为单通道型绕管换热器，管内流通多种介质且每种介质所通过的传热管均汇集在各自的管板上的绕管换热器称为多通道式管式换热器。缠绕管式换热器适用于同时处理多种介质、在小温差下需要传递较大热量且管内介质操作压力较高的场合，如制氧等低温过程中使用的换热设备等。绕管换热器适用温度范围广、适应热冲击、能实现热应力自身消除、紧凑度高，不存在流动死区，但是工艺相对复杂，生产成本较高。

绕管机是专门用于生产绕管换热器的设备之一，其主要作用是实现传热管在芯桶上的合理缠绕，是绕管换热器生产中最重要的一台设备。目前市场上所出售的绕管机规格都比较大，其主要工作方式如下：绕管换热器的管板安放在两个滚轮架上，其中一端的管板通过连接件固定在绕管机的花盘上，管子直接绕到内胆上，换热管采用放管装置和绕管机同时运转，每次绕一根管子。但是由于放管装置和绕管机无法控制同步，螺旋节距只能人工来控制。绕管速度很慢，效率低下。无法生产直径一米以下的小型绕管换热器，即使部分设备可以用于小型绕管换热器的生产，精度也难以达到要求。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种小直径数控螺旋绕管机，能满足小型螺旋绕管设备的生产需求，通过导向机构精准预弯换热管，通过调节导向机构的高度、倾角、夹持方向和水平进给量实现传热管的精确定位，配合芯部旋转完成缠绕，控制参数丰富，加工过程稳定，生产出的小型换热器体积小、质量轻，能运用于高要求的实验环境。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种小直径数控螺旋绕管机，包括床身，于所述床身上分别设置用于驱动芯棒旋转的主轴机构、用于辅助芯棒夹持的尾座机构、用于定位传热管并辅助绕管的导向机构及用于控制导向机构运动和控制传热管进给的电气控制机构，所述导向机构沿一对固接于床身上表面的直线导轨做往复运动，于直线导轨的内侧平行设置尾座导轨，尾座机构沿所述尾座导轨做直线运动。

其进一步技术方案在于：

主轴机构包括主轴箱、主轴、主轴驱动电机和花盘，所述主轴箱的底面与床身螺接，主轴的一端通过传动箱连接主轴驱动电机，主轴的另一端连接花盘，于花盘的表面、沿花盘的周向嵌接花盘卡钳，于花盘中心固接用于定位芯棒轴心的第二柱状顶针；

尾座机构包括尾座卡盘、尾座箱、第三手轮、支撑座和定位轴，所述支撑座的底端与床身螺接，于支撑座的顶端固接尾座箱，定位轴贯穿尾座箱，所述定位轴一端与尾座卡盘连接，于尾座卡盘的表面、沿尾座卡盘的周向嵌接尾座卡钳，于尾座卡盘中心固接用于辅助定位芯棒轴心的第一柱状顶针，定位轴另一端通过内螺纹与螺柱配合，螺柱未参与配合的一端伸出尾座箱并通过紧固件连接第三手轮；

导向机构包括通过若干个第一连接件固接于床身上的支承台，于所述支承台的一侧设置导向轮架，于所述导向轮架上对称开设两条用于设置第一调节螺杆和第二调节螺杆的凹槽，第一调节螺杆和第二调节螺杆均贯穿导向轮架的顶部并分别通过第二连接件与第一手轮和第二手轮连接，第一滑块和第二滑块分别通过内螺纹与第一调节螺杆和第二调节螺杆螺接，对称设置的下支撑臂和上支撑臂分别水平固接于第一滑块和第二滑块上，下导向轮臂和上导向轮臂分别与下支撑臂和上支撑臂螺接，于上导向轮臂和下导向轮臂的相对侧对称设置若干个用于引导传热管定向弯曲的导向轮；

电气控制机构包括用于为导向机构输送传热管的传热管进给装置、用于驱动导向机构运动的导向机构驱动电机及用于实现导向机构直线往复运动的传动齿轮和传动齿条，所述传热管进给装置固接于支承台上，于床身的长边一侧靠接传动齿条，导向机构驱动电机固接于支撑罩内，所述支撑罩的顶部与支承台的下沿螺接，所述导向机构驱动电机的输出轴与传动齿轮配合，所述传动齿轮和传动齿条相互啮合；

主轴为阶梯轴，主轴的两端直径分别与主轴驱动电机和花盘上的安装孔适配，于主轴与第三型轴承配合处的外侧均设置与主轴箱螺接的端盖；

于尾座箱的顶部设置注油口；

导向轮架通过旋转槽板与支承台连接，于旋转槽板和支承台上相对开设若干条同心的弧形凹槽，于各弧形凹槽内均设置紧固螺钉，于个弧形凹槽的公共圆心处设置定位螺钉；

上导向轮臂和下导向轮臂以上支撑臂和下支撑臂的对称轴为中心呈对称；

于设置导向机构驱动电机的床身一侧还设置用于保护线路的拖链，所述拖链的一端连接导向机构接线端，所述拖链的另一端设置于床身靠近主轴驱动电机一侧的边缘，所述拖链呈“U”型结构，拖链的两条直边和床身的上表面平行。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构合理，通过导向机构实现传热管的预弯，依靠若干个导向轮将传热管弯曲成预定弧度，防止因直管直接缠绕引起的应力集中、管材变形、管体破裂等问题；通过导向机构的高度、倾角、夹持方向实现传热管的精准定位，随着绕管圈数增加、方向改变等自动位置参量，并通过导向机构的水平进给量和芯轴转速控制绕管过程，实现高精度数控绕管加工；提前预弯后的传热管绕管稳定性高，可以适用于细直径的传热管绕管加工，满足小型换热器的生产条件,且配备有控制箱，能实现数控加工。

附图说明

图1为本实用新型的主视图(标注机构，不含控制箱)。

图2为本实用新型的主视图(标注组件，不含控制箱)。

图3为本实用新型的俯视图(图中展示了导向轮架的两种可行位置)。

图4为图1中A-A截面的剖视图。

图5为图4的B向视图。

其中：1、床身；101、直线导轨；2、尾座机构；201、尾座卡盘；202、尾座卡钳；203、第一柱状顶针；204、注油口；205、尾座箱；206、螺柱；207、第一型轴承；208、第二型轴承；209、紧固件；210、第三手轮；211、支撑座；212、定位轴；3、导向机构；301、第一连接件；302、支承台；303、导向轮架；304、下支撑臂；305、第一滑块；306、上支撑臂；307、第二滑块；308、第一调节螺杆；309、第二调节螺杆；310、第二连接件；311、第一手轮；312、第二手轮；313、上导向轮臂；314、第一导向轮；315、第二导向轮；316、第三导向轮；317、第一备用轮；318、第四导向轮；319、第二备用轮；320、第三备用轮；321、下导向轮臂；322、旋转槽板；323、弧形凹槽；324、紧固螺钉；325、定位螺钉；4、主轴机构；401、主轴驱动电机；402、传动箱；403、主轴箱；404、主轴；405、第三型轴承；406、端盖；407、花盘；408、花盘卡钳；409、第二柱状顶针；410、箱盖；5、电气控制机构；501、传热管进给装置；502、导向机构驱动电机；503、传动齿轮；504、支撑罩；505、拖链；506、传动齿条；507、控制箱；6、芯棒；7、传热管。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～5所示，本实用新型包括床身1，于床身1上分别设置用于驱动芯棒6旋转的主轴机构4、用于辅助芯棒6夹持的尾座机构2、用于定位传热管7并辅助绕管的导向机构3及用于控制导向机构3运动和控制传热管7进给的电气控制机构5，导向机构3沿一对固接于床身1上表面的直线导轨101做往复运动，于直线导轨101的内侧平行设置尾座导轨，尾座机构2沿尾座导轨做直线运动。

主轴机构4包括主轴箱403、主轴404、主轴驱动电机401和花盘407，主轴箱403的底面与床身1螺接，主轴404的一端通过传动箱402连接主轴驱动电机401，主轴404的另一端连接花盘407，于花盘407的表面、沿花盘407的周向嵌接花盘卡钳408，于花盘407中心固接用于定位芯棒6轴心的第二柱状顶针409。

尾座机构2包括尾座卡盘201、尾座箱205、第三手轮210、支撑座211和定位轴212，支撑座211的底端与床身1螺接，于支撑座211的顶端固接尾座箱205，定位轴212贯穿尾座箱205，定位轴212一端与尾座卡盘201连接，于尾座卡盘201的表面、沿尾座卡盘201的周向嵌接尾座卡钳202，于尾座卡盘201中心固接用于辅助定位芯棒6轴心的第一柱状顶针203，定位轴212另一端通过内螺纹与螺柱206配合，螺柱206未参与配合的一端伸出尾座箱205并通过紧固件209连接第三手轮210。

导向机构3包括通过若干个第一连接件301固接于床身1上的支承台302，于支承台302的一侧设置导向轮架303，于导向轮架303上对称开设两条用于设置第一调节螺杆308和第二调节螺杆309的凹槽，第一调节螺杆308和第二调节螺杆309均贯穿导向轮架303的顶部并分别通过第二连接件310与第一手轮311和第二手轮312连接，第一滑块305和第二滑块307分别通过内螺纹与第一调节螺杆308和第二调节螺杆309螺接，对称设置的下支撑臂304和上支撑臂306分别水平固接于第一滑块305和第二滑块307上，下导向轮臂321和上导向轮臂313分别与下支撑臂304和上支撑臂306螺接，于上导向轮臂313和下导向轮臂321的相对侧对称设置若干个用于引导传热管7定向弯曲的导向轮。

电气控制机构5包括用于为导向机构3输送传热管7的传热管进给装置501、用于驱动导向机构3运动的导向机构驱动电机502及用于实现导向机构3直线往复运动的传动齿轮503和传动齿条506，传热管进给装置501固接于支承台302上，于床身1的长边一侧靠接传动齿条506，导向机构驱动电机502固接于支撑罩504内，支撑罩504的顶部与支承台302的下沿螺接，导向机构驱动电机502的输出轴与传动齿轮503配合，传动齿轮503和传动齿条506相互啮合。

主轴404为阶梯轴，主轴404的两端直径分别与主轴驱动电机401和花盘407上的安装孔适配，于主轴404与第三型轴承405配合处的外侧均设置与主轴箱403螺接的端盖406，于尾座箱205的顶部设置注油口204。导向轮架303通过旋转槽板322与支承台302连接，于旋转槽板322和支承台302上相对开设若干条同心的弧形凹槽323，于各弧形凹槽323内均设置紧固螺钉324，于个弧形凹槽323的公共圆心处设置定位螺钉325。上导向轮臂313和下导向轮臂321以上支撑臂306和下支撑臂304的对称轴为中心呈对称。于设置导向机构驱动电机502的床身1一侧还设置用于保护线路的拖链505，拖链505的一端连接导向机构3接线端，拖链505的另一端设置于床身1靠近主轴驱动电机401一侧的边缘，拖链505呈“U”型结构，拖链505的两条直边和床身1的上表面平行。

本实用新型的具体使用过程如下：

在本实施例中，床身呈水平设置。将芯棒6固定于花盘407和尾座卡盘201上，使芯棒6两端的轴心分别顶住第一柱状顶针203和第二柱状顶针409，调节花盘卡钳408和尾座卡钳202的松紧，在不破坏芯棒6的前提下尽可能夹紧芯棒6。花盘卡钳408和尾座卡钳202均为多爪卡钳，爪数按实际需求决定，通常为3～4爪。尾座机构2中的尾座箱205为双层式结构，于螺柱206与尾座箱205壁面两侧的配合处均安装第三型轴承208，用于支撑螺柱206和辅助螺206柱转动。通过转动第三手轮210可以使内层沿箱体方向移动，微调尾座卡盘201的夹持位置，尾座箱205沿尾座导轨可以做行程较长的直线运动，用于大幅调节尾座卡盘201的夹持位置。尾座箱205内层还设置有注油槽，注油槽连接注油口204的底部，用于引导润滑油的流动。由于主轴404和定位轴212均为可转动轴体，故芯棒6在安装完成后也可以与主轴404和定位轴212同轴转动。需校准主轴404和定位轴212的位置使其水平同轴设置，且保证第一柱状顶针203与第二柱状顶针409也为同轴设置。为实现定位轴212和主轴404的自由转动，于定位轴212与尾座箱205的连接处及定位轴212的末端均安装第一型轴承207，于主轴404与主轴箱403的配合处安装第三型轴承405。主轴箱403为空心的长方体结构，主轴箱403顶部设置箱盖410，箱盖41与主轴箱403顶部的四角螺接，必要时可以通过拧下螺丝打开主轴箱403，用于对主轴箱403的检修和维护。

上导向轮臂313和下导向轮臂321靠近导向轮架303的一侧对称开设一个弧形缺口，用于供芯棒6通过且不干涉芯棒6的旋转。转动第一手轮311和第二手轮312可以调节上支撑臂306和下支撑臂304的位置，用于控制上导向轮臂313和下导向轮臂321的开合。第一手轮311和第二手轮312通过带有轴承的第二连接件310与导向轮架303连接，轴承对连接件和各导向螺杆起支撑和保护作用，每个上导向轮臂313和下导向轮臂321上均设置有若干个导向轮。图4中给出了一则较优的实施例，如图4所示，每个导向轮臂上设置有四个工作导向轮：第一导向轮314、第二导向轮315、第三导向轮316和第四导向轮318，以及三个备用导向轮：第一备用轮317、第二备用轮319和第三备用轮320。传热管7如图4所示穿过各工作导向轮，导向轮上下交替分布于传热管7两侧，各导向轮均为可转动结构，各导向轮的外周为自两侧向中间凹陷的光滑弧形槽面，可容纳传热管7通过且不损伤传热管7的表面，于上导向轮臂313和下导向轮臂321上均开设与导向轮数量适配的长条形凹槽，所述长条形凹槽根据开设位置差异带有不同的倾角。导向轮安装于所述长条形凹槽内，并可沿所述长条形凹槽的倾斜方向调节安装位置。备用导向轮在闲置时需要拆下，需要时再进行安装，备用导向轮的结构和工作导向轮一致，安装简便。各工作导向轮和备用导向轮的大小根据实际工况选择，通常沿传热管7进给方向逐渐减小。传热管7通过传热管进给装置501送入导向机构3，导向机构3可以预弯传热管7，使传热管7弯曲至缠绕时需要的绕管弧度。由于传热管7的管壁较薄、管径较细，采用直管直接缠绕的形式可能造成传热管7局部应力过大，使管体产生变形、扭曲、开裂等不良状况，且直管缠绕时传热管7难以紧密贴合芯棒6或内层绕管层，而通过多级导向轮的作用可以使传热管7的变形过程连续、柔和，导向轮表面光滑且与传热管7接触面积大，可以使传热管7变形应力均匀分散。

上导向轮臂313和下导向轮臂321不同时工作，由于上导向轮臂313和下导向轮臂321的传热管7进给方向相对主轴404的旋转方向是相反的，因而需要顺时针绕管时使用上导向轮臂313，需要逆时针绕管时选用下导向轮臂321。同时如图5所示，导向轮架303的底部连接有导向槽板322，导向槽板322可以绕定位螺钉325转动，转动的范围与弧形凹槽323的长度范围相同。通过调整导向轮架303与主轴404的夹角，可以满足多层绕管需求，当绕管层数增加时，绕管角度可能不与主轴404垂直，此时可通过旋转导向轮架303来匹配实际工况，在调整完导向轮架303与主轴404的夹角后，需要拧紧紧固螺钉324。

完成上述各项调整后启动电源，主轴404带动芯棒6旋转，主轴驱动电机401垂直安装，通过传动箱402来转换运动方向，使其可以驱动水平安装的主轴404。传动齿轮503在导向机构驱动电机502的驱动下顺时针或逆时针转动，并通过与传动齿条506的啮合带动导向机构3沿导轨做往复直线运动，直线运动的方向影响传热管7在芯棒6上的倾斜方向和绕管节距。拖链505中用于放置电源线和控制线，防止线路受损，也可以降低线路对运动过程的干扰，提供更长的运动行程。在支撑罩504的外侧设置控制箱507，用于控制主轴404的转速和方向、传热管7的进给速度以及导向机构3的位移速度和方向等，将涉及到的参数设定至控制箱507即可实现数控绕管。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种小直径数控螺旋绕管机，包括床身(1)，其特征在于：于所述床身(1)上分别设置用于驱动芯棒(6)旋转的主轴机构(4)、用于辅助芯棒(6)夹持的尾座机构(2)、用于定位传热管(7)并辅助绕管的导向机构(3)及用于控制导向机构(3)运动和控制传热管(7)进给的电气控制机构(5)，所述导向机构(3)沿一对固接于床身(1)上表面的直线导轨(101)做往复运动，于直线导轨(101)的内侧平行设置尾座导轨，尾座机构(2)沿所述尾座导轨做直线运动。

2.如权利要求1所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：所述主轴机构(4)包括主轴箱(403)、主轴(404)、主轴驱动电机(401)和花盘(407)，所述主轴箱(403)的底面与床身(1)螺接，主轴(404)的一端通过传动箱(402)连接主轴驱动电机(401)，主轴(404)的另一端连接花盘(407)，于花盘(407)的表面、沿花盘(407)的周向嵌接花盘卡钳(408)，于花盘(407)中心固接用于定位芯棒(6)轴心的第二柱状顶针(409)。

3.如权利要求1所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：所述尾座机构(2)包括尾座卡盘(201)、尾座箱(205)、第三手轮(210)、支撑座(211)和定位轴(212)，所述支撑座(211)的底端与床身(1)螺接，于支撑座(211)的顶端固接尾座箱(205)，定位轴(212)贯穿尾座箱(205)，所述定位轴(212)一端与尾座卡盘(201)连接，于尾座卡盘(201)的表面、沿尾座卡盘(201)的周向嵌接尾座卡钳(202)，于尾座卡盘(201)中心固接用于辅助定位芯棒(6)轴心的第一柱状顶针(203)，定位轴(212)另一端通过内螺纹与螺柱(206)配合，螺柱(206)未参与配合的一端伸出尾座箱(205)并通过紧固件(209)连接第三手轮(210)。

4.如权利要求1所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：所述导向机构(3)包括通过若干个第一连接件(301)固接于床身(1)上的支承台(302)，于所述支承台(302)的一侧设置导向轮架(303)，于所述导向轮架(303)上对称开设两条用于设置第一调节螺杆(308)和第二调节螺杆(309)的凹槽，第一调节螺杆(308)和第二调节螺杆(309)均贯穿导向轮架(303)的顶部并分别通过第二连接件(310)与第一手轮(311)和第二手轮(312)连接，第一滑块(305)和第二滑块(307)分别通过内螺纹与第一调节螺杆(308)和第二调节螺杆(309)螺接，对称设置的下支撑臂(304)和上支撑臂(306)分别水平固接于第一滑块(305)和第二滑块(307)上，下导向轮臂(321)和上导向轮臂(313)分别与下支撑臂(304)和上支撑臂(306)螺接，于上导向轮臂(313)和下导向轮臂(321)的相对侧对称设置若干个用于引导传热管(7)定向弯曲的导向轮。

5.如权利要求1所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：所述电气控制机构(5)包括用于为导向机构(3)输送传热管(7)的传热管进给装置(501)、用于驱动导向机构(3)运动的导向机构驱动电机(502)及用于实现导向机构(3)直线往复运动的传动齿轮(503)和传动齿条(506)，所述传热管进给装置(501)固接于支承台(302)上，于床身(1)的长边一侧靠接传动齿条(506)，导向机构驱动电机(502)固接于支撑罩(504)内，所述支撑罩(504)的顶部与支承台(302)的下沿螺接，所述导向机构驱动电机(502)的输出轴与传动齿轮(503)配合，所述传动齿轮(503)和传动齿条(506)相互啮合。

6.如权利要求2所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：所述主轴(404)为阶梯轴，主轴(404)的两端直径分别与主轴驱动电机(401)和花盘(407)上的安装孔适配，于主轴(404)与第三型轴承(405)配合处的外侧均设置与主轴箱(403)螺接的端盖(406)。

7.如权利要求3所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：于所述尾座箱(205)的顶部设置注油口(204)。

8.如权利要求4所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：所述导向轮架(303)通过旋转槽板(322)与支承台(302)连接，于旋转槽板(322)和支承台(302)上相对开设若干条同心的弧形凹槽(323)，于各弧形凹槽(323)内均设置紧固螺钉(324)，于个弧形凹槽(323)的公共圆心处设置定位螺钉(325)。

9.如权利要求4所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：所述上导向轮臂(313)和下导向轮臂(321)以上支撑臂(306)和下支撑臂(304)的对称轴为中心呈对称。

10.如权利要求1所述的一种小直径数控螺旋绕管机，其特征在于：于设置导向机构驱动电机(502)的床身(1)一侧还设置用于保护线路的拖链(505)，所述拖链(505)的一端连接导向机构(3)接线端，所述拖链(505)的另一端设置于床身(1)靠近主轴驱动电机(401)一侧的边缘，所述拖链(505)呈“U”型结构，拖链(505)的两条直边和床身(1)的上表面平行。

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