CN211679498U - 球凹换热管加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种球凹换热管加工设备，包括向冲压机构输送换热管的输送机构；所述输送机构包括基架和连接基板，所述基架上铺设有平行的两列主导轨和行程齿条导轨，所述连接基板通过若干第一输送滚轮总成架设在主导轨上并可滑动，连接基板的上表面设有可转动的卡盘以用于夹持换热管，所述卡盘的转动通过第一步进电机驱动以使转动受控，所述连接基板上还设有第二步进电机并通过齿轮传动连接方式与所述行程齿条导轨传动连接以使输送受控。本设备简单可靠，成本较低；可夹持送进各种规格的球凹换热管，夹持送进可靠。

Description

球凹换热管加工设备

本申请为分案申请，原申请的申请日：2019-06-10；申请号：201920862264.6；名称：丁胞换热管加工设备。

技术领域

本实用新型属于机械设备技术领域，具体涉及一种球凹换热管加工设备。

背景技术

换热管作为一种常用的换热零部件，用于管内外两种介质之间的热量交换，广泛应用于电力、石化、冶金、食品、制冷等领域的换热设备中。为提高换热管的热交换性能，提高换热效率，目前换热管的性能提升研究多朝着在管壁设置凹坑的方向发展，通过在管壁设置凹坑来提高换热效果，但换热沿程的流动阻力有一定增大，不同的凹坑设置形式对应的可加工性也存在差异。现有技术中：

如CN200989745Y，其管子截面上上下各设置一组凹坑（对称），每组凹坑在轴向上呈直线均匀间隔设置；流阻有一定增高但换热效果更好，其加工应该是上下同时冲压，轴向送进之后再次冲压；

如CN101281005A，其管子截面上周向均布多组丁胞（球凸），每组丁胞在轴向上呈直线均匀间隔设置，周向上相邻的两组丁胞也可以选择在轴向上错开（插排）；换热性能增强的同时阻力增长较小；

如CN101566445A，其管子截面上周向均布多组椭球丁胞（球凹），每组丁胞在轴向上呈直线均匀间隔设置；取得了流体阻力增加较小，换热增强比例大于阻力增加比例从而提高综合换热性能的效果，其加工应该是沿轴向的多个冲头一次冲压出一排丁胞，管子周向转动后再冲；

如CN204694139U，其管子外壁设置的凹坑沿螺线均匀布置，若以布置在一条螺线上的凹坑为一组，其周向上可以有一组或多组；流阻与光管相当，换热效果更好，其加工应该是沿逐条螺线依次冲压；

如CN206540456U和CN206540452U，其管子截面上周向均布1～10组凹坑，每组凹坑在轴向上呈直线均匀间隔设置或沿螺旋分布；换热效果更好，并且管内不易因结垢而影响换热，管内流体压力损失小；

如CN106197119A，其管子截面上周向均布多组凹坑，每组凹坑在轴向上呈直线均匀间隔设置，轴向上相邻两凹坑布置截面上的凹坑错开一定周向角度布置；换热效果更好，管内不易因结垢而影响换热；还有如CN107906999A中形式比较特殊的丁胞转热管。

上述的各种换热管多采用多个冲头，液压系统作为动力源进行挤压而成，如西南石油大学提出的系列加工设备。但液压动力进行挤压的频次较慢，加工效率低，设备比较复杂，成本也比较高。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种球凹换热管加工设备，避免现有设备比较复杂，成本高的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

球凹换热管加工设备，包括冲压机构和向所述冲压机构输送换热管的输送机构；所述冲压机构包括曲柄滑块传动形式的可竖向往复滑动的活动部，活动部的下方为工作台面，活动部的下表面连接有可更换的单个冲压头，工作台面的上表面设有定位装置以在冲压头随活动部向下冲压换热管时用于稳固换热管；所述输送机构包括基架和连接基板，所述基架上铺设有平行的两列主导轨和行程齿条导轨，所述连接基板通过若干第一输送滚轮总成架设在主导轨上并可滑动，连接基板的上表面设有可转动的卡盘以用于夹持换热管，所述卡盘的转动通过第一步进电机驱动以使转动受控，所述连接基板上还设有第二步进电机并通过齿轮传动连接方式与所述行程齿条导轨传动连接以使输送受控。

进一步完善上述技术方案，所述行程齿条导轨位于两列主导轨之间，所述卡盘在连接基板上位于朝向冲压机构的一端，所述第二步进电机与行程齿条导轨传动连接的位置位于连接基板的另一端。

进一步地，所述行程齿条导轨的齿条面朝上，所述连接基板的另一端朝向远离卡盘的方向设有水平的基板延伸耳，基板延伸耳下方设有第二输送滚轮总成，所述第二输送滚轮总成可滑动架设在主导轨上，第二输送滚轮总成的上表面与基板延伸耳的下表面之间具有间隙且该间隙处插设有后退离合杆，所述后退离合杆与主导轨垂直，其悬出的一端设有操作杆以便手动转动后退离合杆，所述后退离合杆在径向上设有水平的凸耳，所述后退离合杆的直径小于所述间隙以便可在间隙内转动，所述凸耳的长度大于所述间隙以便其随后退离合杆转动时可将连接基板的对应端顶升从而使第二步进电机与行程齿条导轨的传动连接脱开。

进一步地，所述基板延伸耳的自由端还向下延伸有延伸挂耳并通过所述延伸挂耳将第二输送滚轮总成限制在基板延伸耳的下方以避免脱出。

进一步地，所述基板延伸耳上设有下压装置，所述下压装置包括螺栓，螺栓竖直向下穿过基板延伸耳上的通孔后连接在第二输送滚轮总成的上表面，螺栓的头部和基板延伸耳的上表面之间还压缩有螺旋压簧。

进一步地，所述行程齿条导轨也为平行设置的两列，连接基板的上表面设有减速箱，减速箱位于两列行程齿条导轨之间，第二步进电机通过同步带传动连接减速箱的输入轴，减速箱的输出轴的两端伸出并分别连接第一传动齿轮，第一传动齿轮传动啮合其下方的第二传动齿轮，第二传动齿轮穿过连接基板上的开口与行程齿条导轨传动啮合。

进一步地，所述第二传动齿轮通过齿轮座总成连接在连接基板上，所述齿轮座总成包括座箱体，所述座箱体水平延伸出转轴，所述第二传动齿轮连接在所述转轴上。

进一步地，所述定位装置包括定位主体，所述定位主体上开设有安装孔且所述安装孔内可拆卸安装有定位芯筒，所述定位芯筒与卡盘同轴以便可穿入被卡盘夹持的换热管，所述定位芯筒上开设有冲压开口，所述定位主体上开设有将所述冲压开口完全露出的让位开口以便冲压头可通过所述冲压开口对定位芯筒内的换热管进行冲压，所述冲压开口为在定位芯筒周向上的扇形开口且开口角度为90至120度。

进一步地，所述冲压开口设于定位芯筒远离卡盘的一端。

进一步地，所述定位主体通过连接底板与所述工作台面可拆卸连接。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的冲压机构成熟简单，使用可靠，结合输送机构即可生产各种规格的丁胞换热管，降低设备成本。

2、本实用新型的冲压机构采用曲柄滑块形式，冲压频次及对应的加工效率均大大提高。

3、本实用新型的设备因冲压频次高，可对应生产出在换热管外表面呈螺旋形式分布的高密度丁胞，制成高密度丁胞换热管，降低管外流阻。

4、本实用新型的输送机构夹持送进可靠，回退采用后退离合杆简单可靠，并进一步降低成本。

附图说明

图1-本实用新型的球凹换热管加工设备的结构示意图；

图2-图1的俯视图（局部放大）；

图3-图1的右视角度（主要示意输送机构连接形式）；

图4-图1的局部位置放大示意图；

图5-本实用新型中定位装置的结构示意图；

图6-图5的左视图；

图7-图6的俯视图。

其中，冲压机构6，活动部61，冲压头62，定位装置63，定位主体631，让位开口632，定位芯筒633，冲压开口634，连接底板635，工作台面64，基架7，主导轨71，行程齿条导轨72，齿条座721，卡盘73，第一步进电机731，减速箱74，第二步进电机741，第一传动齿轮742，第二传动齿轮743，齿轮座总成744，连接基板75，延伸挂耳751，下压装置752，后退离合杆753，操作杆754，凸耳755，基板延伸耳756，第一输送滚轮总成8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1-7，具体实施例的球凹换热管加工设备，包括冲压机构6和向所述冲压机构6输送换热管的输送机构；所述冲压机构6包括由电机驱动的曲柄滑块式的活动部61，活动部61可在竖向上往复运动，活动部61的下方为工作台面64，活动部61的下表面连接有可更换的单个冲压头62，工作台面64的上表面设有定位装置63以在冲压头62随活动部61向下冲压换热管时用于稳固换热管；所述输送机构包括基架7和连接基板75，所述基架7上铺设有平行的两列主导轨71和行程齿条导轨72，所述连接基板75通过四个第一输送滚轮总成8（一列主导轨71上两个）架设在主导轨71上并可延主导轨滑动，连接基板75的上表面设有可转动的卡盘73以用于夹持换热管，所述卡盘73的转动通过第一步进电机731驱动以使转动受控，实施时，第一步进电机731可选型号：130HCY290AH3，所述连接基板75上还固定设有第二步进电机741并通过齿轮传动连接方式与所述行程齿条导轨72传动连接（齿轮齿条的啮合传动）以使输送受控。

本实施例的球凹换热管加工设备，冲压机构6采用曲柄滑块机构，成熟可靠，其结构不详述，基本就是一个机架（作为载体），通过电机（经同步带）带动机架上的曲柄转动，曲柄上的曲拐通过连杆带动滑块（即活动部61）在机架上设有的线性导轨上作往复运动，将曲柄的转动转变为活动部61的竖向往复运动（冲压动作）；输送机构的主要活动工作部分是在基架7上滑动的部分，通过第一输送滚轮总成8架设在两主导轨71上，一个主导轨71上架两个滚轮总成以保证平稳，第一输送滚轮总成8就是轮子通过转轴可转动穿设于两侧翼板之间，两侧翼板则连接在顶板的下表面，装配使用时将顶板连接在连接基板75下方即可；除了滑动平稳，为了避免脱轨，主导轨71的上表面可以是半圆弧形（截面），第一输送滚轮总成8使用的轮子就是对应的凹入弧形（截面）以便跨在主导轨71上从而避免左右方向上脱轨；实施时，可以选用两钢管平行焊接固定到基架7上表面，利用其上半部分形成主导轨71；可转动的卡盘73可选择普通的手动夹紧的三爪卡盘以降低成本，其可转动性通过类似的分度头结构、加工中心四轴结构都可以确定，实施时，可以是卡盘73设有同轴的同步转动的连接筒，连接筒的自由端与第一步进电机731采用同步带传动连接，而连接筒的中部与连接基板75上的座体可转动连接以便确定安装位置。使用时，通过在冲压机构6上设置一个传感器，传感器用于感应冲压次数，可以是通过感应曲柄的转动，也可以是通过直接感应活动部61的往复运动，传感器与控制器信号相连，控制器分别控制连接第一、第二步进电机，当传感器通过曲柄的转动或滑块的滑动感应了一次冲压动作，即活动部61带动冲压头62往复冲压一次后，传感器传递信号至控制器并通过控制器控制第一、第二步进电机分别按设计值转动一定角度，对应的，卡盘73上夹持的换热管按设计在周向上转过一定角度以及连接基板75被朝向冲压机构6送进一定长度以完成送进动作，冲压头62又进行一次冲压，如此连续动作，加上冲压头62的冲压深度（可通过冲压头62在活动部61上的安装深度调节或工作台面64的高度调节），就可以确定换热管的系列参数（如丁胞布置所在圆柱螺旋线的导程、升角、丁胞间距、所占表面积等），如此连续动作，进行丁胞换热管的持续加工，效率高，设备成本较低，并可以制成丁胞呈螺旋形式分布的高密度丁胞换热管。

其中，所述行程齿条导轨72位于两列主导轨71之间，所述卡盘73位于连接基板75朝向冲压机构6的一端，所述第二步进电机741与行程齿条导轨72传动连接的位置位于连接基板75的另一端。

这样，两列主导轨71在外侧满足输送平稳的需求，卡盘73朝向并相对更靠近冲压机构6，便于夹持和送进。

其中，所述行程齿条导轨72的齿条面朝上（竖直朝上），所述连接基板75的另一端朝向远离卡盘73的方向设有水平的基板延伸耳756，基板延伸耳756下方设有第二输送滚轮总成，所述第二输送滚轮总成可滑动架设在主导轨71上，第二输送滚轮总成的上表面与基板延伸耳756的下表面之间具有间隙且该间隙处插设有后退离合杆753，所述后退离合杆753与主导轨71垂直，其悬出的一端设有垂直的操作杆754以便手动转动后退离合杆753，所述后退离合杆753在径向上设有水平的凸耳755，所述后退离合杆753的直径小于所述间隙以便可在间隙内转动，所述凸耳755的长度（后退离合杆753的径向上）大于所述间隙以便其随后退离合杆753转动时可将连接基板75的对应端顶升，第二步进电机741与行程齿条导轨72的齿轮齿条啮合传动就在这一端，从而使第二步进电机741与行程齿条导轨72的传动连接脱开。使用时，人工握持操作杆754，转动后退离合杆753，使原来水平位于间隙中的凸耳755转变为竖向状态，第二输送滚轮总成作为支点，连接基板75的对应端被顶升，此时连接基板75呈倾斜状态，仅以最前方的第一输送滚轮总成8和后方的凸耳755及第二输送滚轮总成作为支撑，这样，中间的第二步进电机741与行程齿条导轨72间的齿轮齿条啮合传动就脱开了，也就不再限制（控制）连接基板75在主导轨71上的滑动，连接基板75在主导轨71上可延长度方向自由滑动，人工快速将连接基板75移动到主导轨71的后方（远离冲压机构方向）。

这样，就可以人工快速实现后退，为下一根换热管的丁胞冲压加工做好准备，提高生产效率；并且第二步进电机741不需要可双向转动，降低成本。

其中，所述基板延伸耳756的自由端还向下延伸有延伸挂耳751并通过所述延伸挂耳751将第二输送滚轮总成限制在基板延伸耳756的下方以避免脱出。这样，还可以起到限制后退离合杆753不脱出的作用；当然，主要作用还是用延伸挂耳751勾住第二输送滚轮总成，在输送行进时，勾住第二输送滚轮总成随连接基板75一同行进，保持整体状态，方便使用。

其中，所述基板延伸耳756上设有下压装置752，所述下压装置752包括螺栓，螺栓竖直向下穿过基板延伸耳756上的通孔后连接在第二输送滚轮总成的上表面，螺栓的头部和基板延伸耳756的上表面之间还压缩有螺旋压簧。

这样，使螺栓位于后退离合杆753的后方（朝向冲压机构为前方），可以起到限制后退离合杆753的作用；螺栓的杆部还可以作为手动转动后退离合杆753实现顶升动作时的导杆，同时通过螺旋压簧使回位更可靠，提供重力之外的其他辅助力量。

其中，所述行程齿条导轨72也为平行设置的两列，分别通过对应的齿条座721连接在基架7上，连接基板75的上表面固定设有减速箱74，减速箱74位于两列行程齿条导轨72的上方，并位于列行程齿条导轨72之间，第二步进电机741通过同步带传动连接减速箱74的输入轴，减速箱74的输出轴的两端伸出并分别连接第一传动齿轮742，第一传动齿轮742传动啮合其下方的第二传动齿轮743，第二传动齿轮743穿过连接基板75上的开口与行程齿条导轨72传动啮合。

这样，双齿条形式使输送行进过程更加平稳可靠，减速箱74之外的减速传动，可以降低减速箱74的成本，并相应的实现整个齿轮传动连接过程并最终传动连接行两程齿条导轨72。

其中，所述第二传动齿轮743通过齿轮座总成744连接在连接基板75上，所述齿轮座总成744包括座箱体，所述座箱体水平延伸出可转动的转轴，所述第二传动齿轮743连接在所述转轴上。这样，保证第二传动齿轮743的连接和工作稳定性。

其中，所述定位装置63包括定位主体631，所述定位主体631上开设有安装孔且所述安装孔内可拆卸安装有定位芯筒633，所述定位芯筒633与卡盘73同轴以便可穿入被卡盘73夹持的换热管，所述定位芯筒633上开设有冲压开口634，所述定位主体631上开设有将所述冲压开口634完全露出的让位开口632以便冲压头62可通过所述冲压开口634对定位芯筒633内的换热管进行冲压，所述冲压开口634为在定位芯筒633周向上的扇形开口且开口角度为90至120度。

这样，可更换，便于维修，可加工管径尺寸多，适应性好；并可保证被冲压后的换热管的成型质量，冲压开口634始终是包覆了大半圆的换热管外表面（下半圆），使冲压造成的管子异常变形的可能更低。

其中，所述冲压开口634设于定位芯筒633远离卡盘73的一端。

这样，整个输送和冲压过程，卡盘73所夹持的换热管是朝向定位装置63送进的，冲压之后的管段直接送出定位装置63，避免冲压之后的管段在定位芯筒633中因冲压变形而卡滞。

其中，所述定位主体631通过连接底板635与所述工作台面64可拆卸连接。

这样，便于维护更换，提高适用性以便可应用于更多不同管径换热管的加工。

实施时，冲压头62结构形式也很简单，可以用适合的金属材料的钢筋，一端加工成半球形即可作为冲压端，另一端与活动部61的连接可以是直接插入活动部61的下表面开设的盲孔中，辅以横插的螺栓定位即可。如果冲压头62有防转需求，则选择方钢，对应的活动部61上的盲孔为方孔，这在有些球凹要定制为椭圆形并且要求长短轴方向的丁胞换热管上可以应用。

本设备使用时，先手动将连接基板75拖到最后方，使用卡盘73夹持换热管的一端（应用本设备，换热管的加工长度可达九米），换热管的另一端可滑动穿过定位装置63的定位芯筒633，换热管呈水平状态，开启冲压机构6的电机开始冲压，冲压头62位于冲压开口634的正上方，冲压头62落下并通过冲压开口634对定位芯筒633内的换热管进行冲压，冲压于换热管的最高点，即轴线正上方位置，通过设在冲压机构6上的传感器感应一次冲压动作后，传感器传递信号至控制器并通过控制器控制第一、第二步进电机分别按设计值迅速转动一定角度，对应的，卡盘73上夹持的换热管按设计在周向上转过一定角度以及整个连接基板75（含板上的卡盘73等）被朝向冲压机构6送进一定长度以完成送进动作，当次送进动作完成后，冲压头62又落下进行一次冲压，整个过程中曲柄的转动是不停止的，即冲压头62的上下往复动作是连续的，当次送进动作在冲压头62的提升和再次落下进行冲压之前完成，如此连续动作，进行丁胞换热管的持续加工，加工出所需长度（应小于设备行程）的丁胞段后停止，松开卡盘73，将换热管从定位装置63的前方抽出。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.球凹换热管加工设备，包括向冲压机构输送换热管的输送机构；其特征在于：所述输送机构包括基架和连接基板，所述基架上铺设有平行的两列主导轨和行程齿条导轨，所述连接基板通过若干第一输送滚轮总成架设在主导轨上并可滑动，连接基板的上表面设有可转动的卡盘以用于夹持换热管，所述卡盘的转动通过第一步进电机驱动以使转动受控，所述连接基板上还设有第二步进电机并通过齿轮传动连接方式与所述行程齿条导轨传动连接以使输送受控。

2.根据权利要求1所述球凹换热管加工设备，其特征在于：所述行程齿条导轨位于两列主导轨之间，所述卡盘在连接基板上位于一端，所述第二步进电机与行程齿条导轨传动连接的位置位于连接基板的另一端。

3.根据权利要求2所述球凹换热管加工设备，其特征在于：所述行程齿条导轨的齿条面朝上，所述连接基板的另一端朝向远离卡盘的方向设有水平的基板延伸耳，基板延伸耳下方设有第二输送滚轮总成，所述第二输送滚轮总成可滑动架设在主导轨上，第二输送滚轮总成的上表面与基板延伸耳的下表面之间具有间隙且该间隙处插设有后退离合杆，所述后退离合杆与主导轨垂直，其悬出的一端设有操作杆以便手动转动后退离合杆，所述后退离合杆在径向上设有水平的凸耳，所述后退离合杆的直径小于所述间隙以便可在间隙内转动，所述凸耳的长度大于所述间隙以便其随后退离合杆转动时可将连接基板的对应端顶升从而使第二步进电机与行程齿条导轨的传动连接脱开。

4.根据权利要求3所述球凹换热管加工设备，其特征在于：所述基板延伸耳的自由端还向下延伸有延伸挂耳并通过所述延伸挂耳将第二输送滚轮总成限制在基板延伸耳的下方以避免脱出。

5.根据权利要求4所述球凹换热管加工设备，其特征在于：所述基板延伸耳上设有下压装置，所述下压装置包括螺栓，螺栓竖直向下穿过基板延伸耳上的通孔后连接在第二输送滚轮总成的上表面，螺栓的头部和基板延伸耳的上表面之间还压缩有螺旋压簧。

6.根据权利要求1所述球凹换热管加工设备，其特征在于：所述行程齿条导轨也为平行设置的两列，连接基板的上表面设有减速箱，减速箱位于两列行程齿条导轨之间，第二步进电机通过同步带传动连接减速箱的输入轴，减速箱的输出轴的两端伸出并分别连接第一传动齿轮，第一传动齿轮传动啮合其下方的第二传动齿轮，第二传动齿轮穿过连接基板上的开口与行程齿条导轨传动啮合。

7.根据权利要求6所述球凹换热管加工设备，其特征在于：所述第二传动齿轮通过齿轮座总成连接在连接基板上，所述齿轮座总成包括座箱体，所述座箱体水平延伸出转轴，所述第二传动齿轮连接在所述转轴上。

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