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熱推螺旋鋼管和彎頭成型方法及設備.pdf

摘要
申請專利號:

CN91106491.5

申請日:

1991.07.19

公開號:

CN1057978A

公開日:

1992.01.22

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 專利權的終止(未繳年費專利權終止)申請日:1991.7.19公告日:1998.5.27|||授權||||||公開
IPC分類號: B21C37/06 主分類號: B21C37/06
申請人: 勝利石油管理局油建一公司;
發明人: 宋成貴; 林海龍; 胥剛; 楊連才; 金家仁
地址: 257073山東省東營市泰山路444號
優先權:
專利代理機構: 石油工業專利服務中心 代理人: 陳文鋒
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法律狀態
申請(專利)號:

CN91106491.5

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2000.09.13|||1998.05.27|||1992.09.23|||1992.01.22

法律狀態類型:

專利權的終止(未繳年費專利權終止)|||授權|||實質審查請求已生效的專利申請|||公開

摘要

本發明公開了一種熱推螺旋鋼管和彎頭的成型方法及設備。其工藝流程主要包括輔助單元、送進單元、加熱單元、成型單元,以及工藝參數監控系統。其主要設備有鏈條傳動式電動連續送進機、中頻加熱電源、螺旋鋼管臥式成型胎具及其托輥和長半徑彎頭成型胎具等。其主要優點是:連續送進鋼管,螺旋鋼管可以不間歇連續勻速成型,生產效率高,產品質量好,節省電能,安全可靠,一條生產線既可生產螺旋鋼管,又可生產長半徑彎頭。

權利要求書

1: 一種把加熱過的鋼管推制成螺旋鋼管或長半徑彎頭的成型方法及設備,其工藝流程主要包括輔助單元、送進單元、加熱單元、成型單元,以及工藝參數監控系統,其特征是: A、當推制螺旋鋼管時,由輔助單元將一根根鋼管焊接起來并進行探傷檢查,鋼管進入輥道并被定位器定位,使鋼管與生產線軸線保持同心,鋼管進入送進單元后被鋼管卡具卡住,卡具與鋼管一起被鏈條式送進機的鏈條帶動著連續勻速送進,前一個卡具到達限定位置時,后一個卡具再將鋼管卡住并且不間歇地繼續向前送進,將前一個卡具卸下并返運回起始位置待用,鋼管進入加熱和成型單元后,邊被加熱邊被胎具強制彎曲以臥式狀態成型,已成型的臥式螺旋鋼管離開胎具后被兩個水平托輥托住,并繼續旋轉前進,當螺旋鋼管夠了一定圈數和尺寸,即可停止送進和加熱,將螺旋鋼管割下吊走。 B、當推制長半徑彎頭時,只是成型單元改用長半徑彎頭成型裝置,其它不變,鏈條送進機連續勻速送來的鋼管被長半徑彎頭成型裝置的卡瓦卡住,按要求的曲率半徑和弧度,邊推進,邊加熱,邊彎曲成型,同樣也不間歇,彎頭成型一個割下一個,再推制下一個。 C、在熱推螺旋鋼管和長半徑彎頭的過程中,均由工藝參數監控系統通過中央控制臺對送進機的送進速度和扭矩等主要參數 進行監視和控制,并對鋼管卡具推進機構和卡具返運機構的電機進行控制操作。 D、輔助單元主要包括上管機構、對口焊接平臺、探傷檢驗儀、輥道、鋼管定位器和吊卸設備等;送進單元主要包括調速電機、齒輪減速器、鏈條送進機、鋼管卡具推進機構、鋼管卡具、光電控制器和中央控制臺等;加熱單元主要包括水冷式加熱圈、中頻電源、中頻變壓器和冷卻水泵等;成型單元主要包括螺旋鋼管臥式成型裝置和長半徑彎頭成型裝置。
2: 根據權利要求1所述的熱推螺旋鋼管和彎頭成型方法及設備,其特征在于送進單元中的鏈條送進機主要由支架、主動鏈輪、從動鏈輪、導向滾輪、張緊鏈輪、鏈條和鏈條滑槽等部分組成,主動鏈輪安裝在齒輪減速器的輸出軸上,其余各輪系的軸均安裝在送進機的支架上,該送進機以調速電機做動力,并經過齒輪減速器減速,由主動鏈輪帶動鏈條運行,其余各輪起張緊和導向作用。
3: 根據權利要求1所述的熱推螺旋鋼管和彎頭成型方法及設備,其特征在于與鏈條送進機配套的鋼管卡具共有兩套,每一套卡具由上下兩個半圓形卡瓦合成,卡具兩側的平板部分底部向下伸出幾個能與鏈條嚙合的齒,在卡具推進機構的推動下,卡具從起始位置的導向滾輪上部逐漸與鏈條嚙合,當所有的齒都嚙合上,將鋼管卡住。
4: 根據權利要求1所述的熱推螺旋鋼管和彎頭成型方法及設備,其特征在于加熱單元中的水冷式加熱圈,采用空心銅管煨 成,其內側有若干小孔,安裝在成型胎具中并套在鋼管上,加熱圈通電的同時,在其空心內通冷卻水,一方面自身冷卻,一方面從小孔噴出水來對已彎曲成型的螺旋鋼管冷卻,使其盡快冷卻定型。
5: 根據權利要求1所述的熱推螺旋鋼管和彎頭成型方法及設備,其特征在于成型單元中的螺旋鋼管成型裝置,主要包括支座、立板、定位輥、起弧輥、導程輥等組成的特制胎具及水平托輥,立板安裝在支座上,其余各部分均安裝在立板上,起弧輥和導程輥沿螺旋鋼管節圓圓周分布,其位置可適當調整,與該胎具配套并緊靠在一起的是兩個水平托輥,長度相當于螺旋鋼管,能將臥式螺旋鋼管托住,并隨其轉動。
6: 根據權利要求1所述的熱推螺旋鋼管和彎頭成型方法及設備,其特征在于成型單元中的長半徑彎頭成型裝置,主要由彎頭卡瓦、卡瓦靠板、調節絲杠、定徑臂、壓板、連接件、立軸、T形槽、鎖緊件、雙T型滑座等組成,彎頭卡瓦分左右兩塊,內緣呈半圓形,分別安裝在左右兩塊靠板上,間距可調,并能在定徑臂上滑動,定徑臂通過壓板和連接件安裝在立軸上,立軸通過T型槽和鎖緊件安裝在雙T型滑座上。
7: 根據權利要求1所述的熱推螺旋鋼管和彎頭成型方法及設備,其特征在于工藝參數監控系統,主要包括測試儀、PC控制器、調速電機、傳感器、顯示器、報警器、電機電源、電機調速表等,以上各部分構成了一個半自動閉環控制系統,并由中央控制臺集中監視,實行自動和手動調節控制。

說明書


本發明涉及到金屬管的彎曲成型,特別是將鋼管熱推彎曲成為螺旋管和長半徑彎頭的方法及設備。其工藝流程主要包括輔助單元、送進單元、加熱單元、成型單元,以及工藝參數監控系統。

    鋼制螺旋管熱推成型工藝技術自八十年代開始在我國應用,大多采用液壓油缸做送進動力,因受到液壓油缸活塞行程的限制,每生產一只多圈螺旋鋼管產品,需要幾十次或上百次斷續送進和間歇加熱,不僅生產效率低和產品質量差,而且耗電也很多。還由于螺旋鋼管在胎具中是立式狀態成型,不但要受自重壓力的不利影響,而且還必須有高大的廠房和復雜的吊裝設備。并且一條作業線只能生產一類產品,設備利用率不太高。還由于生產過程中未采用先進的監控技術,所以自動化程度不高,難以確保正常安全生產。近幾年來的專利文獻中出現了一些彎管專用設備,例如日本到中國申請的87107459.1和88103278A號專利。前項專利稱做“盤管彎曲機”,專用來制作電動致冷器或空調之類的冷卻裝置所用的薄壁金屬盤管,管徑只有10毫米或更小,并且是矩形盤管,它不能彎制大直徑鋼管的圓柱形螺旋管。后項專利稱做“制造彎管的設備”,主要是借助于蕊子制造彎管產品,但不能彎制圓柱形螺旋鋼管,并且其結構太復雜,造價很高。

    本發明的目的是針對現有技術的缺點和不足之處,提供一種新的熱推螺旋鋼管和長半徑彎頭的工藝方法及設備。使鋼管被連續送進,不間歇加熱,螺旋鋼管在臥式狀態成型。并且一條生產線既能推制螺旋鋼管,又能推制各種規格的長半徑彎頭產品。采用較先進有效的工藝參數監控系統,確保正常安全生產。

    本發明的上述目的是通過下述技術方案實現的。當推制螺旋鋼管時,由輔助單元將一根根鋼管焊接起來并進行探傷檢查,鋼管進入輥道并被定位器定位,使鋼管與生產線軸線保持同心。鋼管進入送進單元后被鋼管卡具卡住,卡具與鋼管一起被鏈條式送進機的鏈條帶動著連續勻速前進。前一個卡具到達限定位置時,后一個卡具再將鋼管卡住并且不間歇地繼續向前送進,將前一個卡具卸下并返運回起始位置待用。兩套卡具如此反復交替工作,鋼管就能被連續送進。鋼管進入加熱和成型單元后,邊被加熱邊被胎具強制彎曲以臥式狀態成型。已成型的臥式螺旋鋼管離開胎具后被兩個水平托輥托住,并繼續旋轉前進,當螺旋鋼管夠了一定的圈數和尺寸,即可停止送進和加熱,將螺旋鋼管割下,用吊卸設備吊走。每個螺旋鋼管只停車和停止加熱一次。當推制長半徑彎頭時,只是成型單元改用長半彎頭成型裝置,其它不變。鏈條送進機連續勻速送來地鋼管被長半徑彎頭成型裝置的卡瓦卡住,按要求的曲率半徑和弧度,邊推進,邊加熱,邊彎曲成型,同樣也不間歇,彎頭成型一個,停車和停止加熱一次,割下運走一個,再繼續推制下一個彎頭。在熱推螺旋鋼管和長半徑彎頭的過程中,均由工藝參數監控系統通過中央控制臺對送進機的送進速度和扭矩等主要參數進行監視和控制,并對鋼管卡具推進機構和卡具返運機構的電機進行控制操作。

    本發明的工藝流程中各單元的主要設備和組成部分是:輔助單元主要包括上管機構、對口焊接平臺、探傷檢驗儀、輥道、鋼管定位器和吊卸設備等。送進單元主要包括調速電機、齒輪減速器、鏈條送進機、鋼管卡具推進機構、鋼管卡具、光電控制器和中央控制臺等。加熱單元主要包括水冷式加熱圈、中頻電源、中頻變壓器和冷卻水泵等。成型單元主要包括螺旋鋼管臥式成型裝置和長半徑彎頭成型裝置。工藝參數監控系統主要包括測試儀、PC控制器、電機調速表、傳感器、顯示器、報警器、調速電機等。

    上述主要設備中的鏈條送進機,主要由支架、主動鏈輪、從動鏈輪、導向滾輪、張緊鏈輪、鏈條和鏈條滑槽等部分組成。主動鏈輪安裝在齒輪減速器的輸出軸上,其余各輪系的軸均安裝在送進機支架上。該送進機以調速電機做動力,并經過齒輪減速器減速,由主動鏈輪帶動鏈條運行,其余各輪起張緊和導向等作用,使鏈條能夠連續、勻速、平穩地運行。與鏈條送進機配套的鋼管卡具共有兩套,每一套卡具由上下兩個半圓形卡瓦合成。卡具兩側的平板部分底部向下伸出幾個能與鏈條嚙合的齒,在卡具推進機構的推動下,卡具從起始位置的導向滾輪上部逐漸與鏈條嚙合,當所有的齒都嚙合上,將鋼管卡住。加熱單元中的水冷式加熱圈,采用空心銅管煨成,其內側有若干小孔,安裝在成型胎具中并套在鋼管上。加熱圈通電的同時,在其空心內通冷水,一方面自身冷卻,一方面從小孔噴出水來對已彎曲成型的螺旋鋼管冷卻,使其盡快冷卻定型。冷卻水泵同時還向中頻變壓器和中頻電源的水電纜供水冷卻。成型單元中的螺旋鋼管成型裝置,主要包括支座、立板、定位輥、起弧輥、導程輥等組成的特制胎具及水平托輥。立板安裝在支座上,其余各部分均安裝在立板上,起弧輥和導程輥沿螺旋鋼管節圓圓周分布,其位置可適當調整。與該胎具配套并緊靠在一起的是兩個水平托輥,長度相當于螺旋鋼管,能將臥式螺旋管托住,并隨其轉動。

    本發明與現有技術對比,其主要優點是:由于采用了電動鏈條式送進機,并且使用兩套鋼管卡具交替工作,實現了鋼管連續送進。由于采用了特殊的螺旋鋼管臥式成型裝置,實現了螺旋鋼管臥式狀態一次成型。這些都是最基本的技術特征,也是最重要的優點,因此生產效率可以提高40%以上,還由于不間歇加熱,所以電能可節省20%以上,產品質量明顯提高,合格率可達100%,優良率可達90%以上,而且不需高大的廠房,廠房建筑投資可減少15%以上。還由于一條生產線可以生產螺旋鋼管和各種規格的長半徑彎頭,所以可減少建線投資35%以上。由于采用了較先進和實用的工藝參數監控系統,自動化程度較高,正常安全生產有了保證。

    附圖1是本發明的工藝流程方框圖。圖2是圖1中的鏈條送進機與鋼管卡具組成的連續送進機構示意圖。圖3是圖2的橫剖左視圖。圖4是螺旋鋼管臥式成型裝置示意圖。圖5是圖4的右視示意圖。圖6是圖1中的長半徑彎頭成型裝置示意圖。圖7是圖6的橫剖左視圖。圖8是工藝參數監控系統方框圖。

    下面結合各附圖進一步詳述本發明的最佳實施方案。

    在圖1所示的工藝流程方框圖中,1是鋼管對口焊接平臺,2是探傷儀,3是鋼管定位器,16是螺旋鋼管吊卸設備,以上各部分組成了本發明的輔助單元。送進單元主要由卡具推進機構4,鋼管卡具5,鏈條送進機6,光電控制器7和中央控制臺8組成。加熱單元包括加熱圈9,中頻變壓器10,中頻電源11和冷卻水泵12等。成型單元主要包括由螺旋鋼管成型胎具13和水平托輥14組成的螺旋鋼管臥式成型裝置,以及長半徑彎頭成型裝置15。鋼管首先在平臺1上焊接好,再經過探傷儀2探傷檢驗,由輥道送入送進單元。第一個鋼管定位器3先把鋼管夾持定位,防止徑向擺動。由卡具推進機構4的推桿推動卡具5使其各齒與送進機6的鏈條逐漸嚙合在一起,然后用卡具卡住鋼管,使卡具與鋼管一起被鏈條帶動向前送進。前一個卡具到達限定位置時,光電控制器7發出信號給中央控制臺8,中央控制臺立即控制卡具推進機構再推動后一個卡具就位與鏈條嚙合,并投入工作,然后卸下前一個卡具,由返運機構將卡具運回起始位置待用。鋼管過了第二個定位器3就進入加熱單元的加熱圈9,加熱圈與中頻變壓器10之間用螺栓連接,中頻變壓器與中頻電源11之間用水電纜連接。由冷卻水泵12同時向加熱圈、中頻變壓器和中頻電源供水冷卻。加熱圈安裝在成型單元的胎具中。當推制螺旋鋼管時,鋼管進入螺旋鋼管成型胎具13,臥式成型的螺旋鋼管離開胎具后立即被水平托輥14托住,并帶動托輥一同旋轉。當推制長半徑彎頭時,鋼管進入長半徑彎頭成型裝置15。已推制成型的螺旋鋼管或長半徑彎頭,用吊卸設備16吊走。

    圖2和圖3所示的電動鏈條式送進機中,17是送進機的支架,18是調速電機,19是齒輪減速器,20是主動鏈輪,21是從動鏈輪,22是導向滾輪,23是張緊鏈輪,24是鏈條,25是鏈條滑槽,5是鋼管卡具。該送進機以調速電機18做動力,主動鏈輪20安裝在齒輪減速器19的輸出軸上,其余各輪系的軸都安裝在送進機的支架17上。其中的鋼管卡具5,由上下兩個半圓形卡瓦合成,既能卡住鋼管,又有齒與鏈條嚙合,所以鏈條能帶動卡具和鋼管一起向前送進。

    圖4和圖5所示的螺旋鋼管臥式成型裝置中,26是其支座,27是立板,28是定位輥,29是起弧輥,30是導程輥,31是托輥支架,14是水平托輥,9是加熱圈,32是推制成型的螺旋鋼管產品。支座26上安裝著具有足夠強度和剛度的立板27,立板左下角安裝成對的V型定位輥28,其高度和位置可適當調整。立板右下角安裝著第一個起弧輥29和第一個導程輥30,共有若干個起弧輥和導程輥,沿螺旋鋼管節圓圓周按一定的角度和高度分布安裝在立板27上,并可適當調整。起弧輥的圓弧與鋼管外緣相配,導程輥是圓柱形滾子。加熱圈9安裝在立板正下方,處于定位輥28和第一個起弧輥29中間位置。兩個水平托輥14互相平行,高度一致,長度相當于臥式螺旋鋼管長度,分別安裝在支架31上。

    圖6和圖7所示的長半徑彎頭成型裝置中,33是其彎頭卡瓦,34是卡瓦靠板,35是調節絲杠,36是定徑臂,37是壓板,38是連接件,39是立軸,40是T形槽,41是鎖緊件,42是雙T形滑座。卡瓦33分左右兩塊,內緣呈半圓形,分別安裝在左右兩塊靠板34上。通過絲杠35可以調整兩塊卡瓦之間的距離,并能在定徑臂36上滑動。定徑臂36及壓板37上均有若干鋸形齒,定徑臂穿過連接件38的方孔,通過壓板37與連接件38固定在一起。連接件38安裝在立軸39上,立軸用螺栓連接在T形槽40上,T形槽由鎖緊件41與雙T形滑座42連接在一起。T形槽可在雙T形滑座上滑動。當推制不同規格的彎頭時,可以更換卡瓦和調節曲率半徑。

    圖8所示的本發明的工藝參數監控系統中,43是測試儀,44是PC控制器,18是調速電機,45是傳感器,46是顯示器,47是報警器,48是電機的電源,49是電機調速表,19是齒輪減速器。以上各部分構成了一個半自動閉環控制系統,并由中央控制臺集中監視,實行自動和手動調節控制。首先根據某種螺旋鋼管或某種規格的彎頭所要求的送進速度和送進推力等主要參數折算成電機輸出軸的轉速和扭矩,再折算成測試儀的標準輸入電信號еr。傳感器45直接安裝在調速電機18的輸出軸上,傳感器可以隨時測得電機的轉速和扭矩,并轉換成電信號еc負反饋到測試儀的輸入端,與標準信號еr進行比較,并由測試儀轉換成數字在顯示器46上顯示出來,同時將比較結果變成信號е送給PC控制器44。當еc等于еr時,е為零,說明工作很正常;當еc小于еr時,е大于零,顯示器46上顯示出電機轉速偏低,扭矩偏小,就要去調節電機調速表49,使電機提高轉速和扭矩;當еc略大于еr時,е略小于零,就要去調節電機調速表49,使電機降低轉速和扭矩;當еc比еr大較多時,е更小于零,說明設備運行出現故障,PC控制器44立即切斷電機電源48,使電機停轉,同時使報警器47發出報警信號,并立即切斷中頻加熱電源。從而確保正常生產和避免發生事故。此外,PC控制器44還能接收光電控制器7送來的信號,去監視鋼管卡具5何時到達限定位置,并及時控制卡具推進機構和返運機構的電機工作。

    上述實施例目前已能利用直徑為89到159毫米的鋼管推制螺旋管,螺旋鋼管直徑為0.8至2.1米,其長度不限。又能推制直徑為89至325毫米的各種壁厚的長半徑鋼管彎頭。

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螺旋鋼管 彎頭 成型 方法 設備
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