一种推板装置及一种异形换热管与管板管孔的装配方法与流程

本发明涉及一种异形换热管与管板管孔的装配方法，属于煤炭、石油化工、锅炉、核电等中反应器、换热器的制造技术领域。

背景技术：

在煤炭、石油化工、锅炉、核电等行业中的反应器、换热器换热管普遍为直管或由弯管段和直管段组成的u形管，支持板和管板同时采用三角形或正方形排列，将换热管、支持板和管板组装为管束，是这类产品制造的关键工序，但组装管束主要将直管或者u形管的直段穿入支持板和管板，在管束组装工序上不存在较大困难，在管束组装的过程中换热管与管板直接完成了装配工序，而异形换热管、支持板和管板组成的管束存在以下特殊结构：

1、换热管为多个直段、斜直段及圆弧过渡组成的异形换热管；

2、支持板为圆钢逐行排列的构架，与常规板材开孔的结构不同，异形换热管需按行逐根摆放在支持板上；

3、支持板和管板同时采用三角形或正方形排列是常见的管束设计结构，当设计产品的支持板采用三角形排列，管板采用正方形排列时，异形换热管在支持板和管板的对应位置不在同一轴线。

具备上述1-3的特殊结构的产品造成无法采用直接穿入的方式装配换热管与管板管孔。因此需要在异形换热管、支持板、管板组装成为管束完毕后，将异形换热管的端部穿入管板管孔，完成换热管与管板管孔的装配，然后换热管和管板采用胀接、焊接或先焊后胀的方式进行连接，因此换热管与管板管孔装配是保证产品正常使用的重要工序。而现有装配过程中存在使用尖锐工具勾拉容易对换热管内部造成损伤、操作者的工作强度大、需要制造强力装配设施成本高等问题。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供一种既可以防止装配过程中对换热管内部造成损伤，又可以避免制造高成本的强力装配设施的推板装置及一种异形换热管与管板管孔的装配方法。

本发明的一种推板装置，用于异形换热管与管板管孔装配，所述装置包括拉杆1、锁紧件、连接件和推动件；

锁紧件设置在拉杆1的一端，拉杆1的一端与锁紧件位于异形换热管内，锁紧件用于同时锁紧拉杆1和异形换热管，组成刚性整体；

推动件通过连接件与拉杆1的另一端连接，外部力施加在推动件上，使连接件与推动件产生相对位移，连接件带动拉杆1，使异形换热管、拉杆1及锁紧件组成的刚性整体与推动件做相对运动，其反作用力通过推动件推动管板，使异形换热管插入管板管孔内。

优选的是，所述锁紧件包括：胀块2、推杆3和固定螺母4；

拉杆1为圆柱状，拉杆1的一端设置有外螺纹，且在该端端部设置用于旋紧的方形截面；

胀块2和推杆3均为中空结构，胀块2和推杆3依次套在拉杆1的外部，胀块2的首端与拉杆1的一端端部相对，胀块2的尾端和推杆3的首端在拉杆1的杆身上相抵；

当增大推杆3对胀块2的推力，胀块2由未膨胀状态到膨胀状态，反之，胀块2由膨胀状态到未膨胀状态；

固定螺母4穿入拉杆1另一端，与拉杆1另一端的外螺纹啮合，所述固定螺母用于固定胀块2、推杆3在拉杆1上的位置以及对推杆3和胀块2产生推力。

优选的是，所述拉杆1的杆身到其一端端部设置成直径渐大的圆锥台，推杆3的杆身到首端端部直径渐小的圆锥台，所述胀块的首端的形状与拉杆1的一端相匹配，胀块的尾端形状与推杆3的首端相匹配。

优选的是，所述连接件为拉力螺母5，所述推动件包括垫圈6和套筒7；

拉力螺母5套在拉杆1的另一端，拉力螺母5内外均设有螺纹，拉力螺母5的内螺纹与拉杆1另一端的外螺纹啮合，与固定螺母4相邻；

垫圈6套在推杆3的外表面，套筒7的首端端部与垫圈6的尾端端部相抵，套筒7的内筒壁上设有螺纹，该螺纹与拉力螺母5的外螺纹啮合，垫圈6的首端端部用于与管板相抵。

优选的是，所述套筒7的尾端为方形截面，用于连接转动工具。

优选的是，所述套筒7的首端侧面设有焊接窗口，用于将插入管孔的异形换热管与管板焊接固定。

优选的是，垫圈6的尾端端面设有内凹结构，套筒7的首端端部位于所述内凹结构中，用于限制套筒7的回转位置。

本发明还提供一种异形换热管与管板管孔的装配方法，所述方法基于权利要求1所述的推板装置和支撑装置实现，所述支撑装置用于支撑低位管板、高位管板和支持板，所述方法包括：

利用支撑装置支撑低位管板和支持板，按照由低至高的组装顺序，逐行将异形换热管、支持板以及对应低位管板组装成为管束，在组装管束过程中利用异形换热管自身重量形成的挠度，异形换热管的端部部分插入管板管孔，利用多个推板装置将异形换热管的端部完全装配到相应管板管孔中，进而符合设计图纸的要求；

利用支撑装置支撑高位管板，按照由低至高的组装顺序，逐行将异形换热管、支持板以及对应高位管板组装成为管束，在组装管束过程中利用异形换热管自身重量形成的挠度，异形换热管的端部部分插入管板管孔，利用多个推板装置将异形换热管的端部完全装配到相应管板管孔中，进而符合设计图纸的要求；

所述利用多个推板装置将异形换热管的端部完全装配到相应管板管孔中的方法为：

以管板中心为轴，将多个推板装置按照环向布局分别插入多个异形换热管中，利用推板装置的锁紧件与异形换热管紧固后，使推板装置的推动件推动管板，直至异形换热管与管板管孔完成装配。

优选的是，利用权利要求4所述的推板装置将异形换热管的端部完全装配到相应管板管孔中的方法包括：

s1、取多个推板装置，将每个推板装置的拉杆1、胀块2、推杆3和固定螺母4进行第一次组装，其中胀块2为非膨胀状态下，以管板中心为轴，将多个第一次组装的推板装置按照环向布局分别插入多个异形换热管中，保持固定螺母4的位置，转动拉杆1的尾端端部，减少拉杆1首端端部与推杆3首端端部之间的距离，使胀块2膨胀，使得异形换热管与拉杆1、胀块2、推杆3以及固定螺母4组成刚性整体；

s2、在第一次组装的推板装置基础上，在拉杆1的尾端端部旋上拉力螺母5，套上垫圈6，旋入套筒7，套筒内螺纹与拉力螺母5外螺纹啮合，使垫圈6垫在管板与套筒7之间，三者贴合；

s3、控制多个套筒同时旋转，拉力螺母5在套筒7内产生相对位移，拉力螺母5带动拉杆1，使异形换热管、拉杆1、胀块2、推杆3以及固定螺母4组成的刚性整体与套筒7做相对运动，其反作用力通过垫圈6、套筒7推动管板，使异形换热管插入管板管孔内。

优选的是，装配完成后，针对端部在对应管板管孔内部内缩的异形换热管，重新采用权利要求6所述的推板装置进行拉拔，然后在套筒7首端的焊接窗口内，通过焊接的方式将异形换热管与管板固定。

本发明的有益效果，本发明通过支撑装置支撑起异形换热管、支持板、管板组成的管束，并在管束组装完毕后，采用本发明的推板装置将异形换热管与管板管孔装配，利用多个推板装置的锁紧件锁紧异形换热管，将异形换热管固定后，推板装置的推动件使异形换热管与其做相对运动，其反作用力通过推动件推动管板，使异形换热管插入管板管孔内，完成装配，对于部分异形换热管与管板管孔装配不到位的特例，继续采用推板装置进行拉拔至设计图纸位置，完成所有装配工作。本发明能够保证异形换热管与管板顺利组装，既防止现有装配过程中使用尖锐工具勾拉对换热管内部造成的损伤，又可以避免制造高成本的强力装配设施。本发明可以结合电动扳手使用，有效降低了操作者的工作强度，在同类型产品的换热管与管板管孔装配工序中有显著的推广价值。

附图说明

图1为推板装置的分解结构示意图；

图2为推板装置结构的剖视图；

图3为支撑装置及应用产品的结构示意图；

图4为图3中部分ⅰ的局部放大图；

图5为推板装置工作时初始状态示意图；

图6为图5中胀块未膨胀部分ⅱ的局部放大图；

图7为推板装置推板结束状态示意图；

图8为图7中胀块已膨胀部分ⅲ的局部放大图；

图9为本发明具体实施方式中方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本实施方式的推板装置，用于异形换热管与管板管孔装配，所述装置包括拉杆1、锁紧件、连接件和推动件；

锁紧件设置在拉杆1的一端，拉杆1的一端与锁紧件位于异形换热管内，锁紧件用于同时锁紧拉杆1和异形换热管,组成刚性整体；

推动件通过连接件与拉杆1的另一端连接，连接件用于带动拉杆1,使异形换热管、拉杆1及锁紧件组成的刚性整体与推动件做相对运动，其反作用力通过推动件推动管板，使异形换热管插入管板管孔内；

本实施方式的推板装置设置了锁紧件、连接件和推动件，锁紧件是将异形换热管与拉杆1组成刚性整体，推动件通过连接件与拉杆1的另一端连接，外部力施加在推动件上，使连接件与推动件产生相对位移，连接件带动拉杆1，使异形换热管、拉杆1及锁紧件组成的刚性整体与推动件做相对运动，其反作用力通过推动件推动管板，使异形换热管插入管板管孔内。所以本实施方式的推板装置能够同时实现推管板和拉拔异形换热管，将异形换热管端部和管板管孔的无限接近，直至将异形换热管端部完全插入管板管孔。本实施方式的推板装置能够保证异形换热管与管板顺利组装，且不会拉对换热管内部造成的损伤。

如图1和图2所示，本实施方式的锁紧件包括：胀块2、推杆3和固定螺母4；

拉杆1为圆柱状，拉杆1的一端设置有外螺纹以及用于旋紧的方形截面；

胀块2和推杆3均为中空结构，胀块2和推杆3依次套在拉杆1的外部，胀块2的首端与拉杆1的一端端部相对，胀块2的尾端和推杆3的首端在拉杆1的杆身上相抵；

当增大推杆3对胀块2的推力，胀块2由未膨胀状态到膨胀状态，反之，胀块2由膨胀状态到未膨胀状态；

固定螺母4穿入拉杆1另一端，与拉杆1另一端的外螺纹啮合，所述固定螺母用于固定胀块2、推杆3在拉杆1上的位置以及对推杆3和胀块2产生推力。

本实施方式的胀块2设置在拉杆1和异形换热管之间，膨胀状态时，实现将拉杆1和异形换热管的锁紧，而胀块2的状态时由拉杆1和、推杆3决定，随着拉杆和推杆中间距离减少，通过拉杆1和推杆3对胀块2的挤压，使其直径增大，消除其与异形换热管之间的空隙，显著增大胀块2与异形换热管内壁的接触面积，紧密贴合后产生足够的摩擦力，实现锁紧。本实施方式的锁紧不会对异形换热管造成损伤。

本实施方式的拉杆1的杆身到其一端端部设置成直径渐大的圆锥台，推杆3的杆身到首端端部设置成直径渐小的圆锥台，所述胀块的首端的形状与拉杆1的一端相匹配，胀块的尾端形状与推杆3的首端相匹配。

本实施方式拉杆1的杆身到其一端端部设置成直径渐大的圆锥台，胀块2和推杆3依次套在拉杆1的外部，拉杆1的另一端设置有外螺纹，并依次与固定螺母4和拉力螺母5啮合，且在该端端部设置用于旋紧的方形截面

本实施方式胀块2为中空结构，套在拉杆1外部，胀块2的首端与拉杆1的一端端部相对，胀块2的尾端和推杆3的首端在拉杆1的杆身上相抵，胀块2首尾两端外侧设有较小的锥度，增大推杆3对胀块2的推力，胀块2由未膨胀状态到膨胀状态，胀块2膨胀后首尾两端由圆锥台恢复为圆柱体状态，显著增大与异形换热管内壁的接触面积，紧密贴合后产生足够的摩擦力。

本实施方式推杆3为中空结构，套在拉杆1外部，胀块2的尾端和推杆3的首端在拉杆1的杆身上相抵，尾端与固定螺母4接触。

固定螺母4为六角螺母，其内螺纹与拉杆1后段外表面的外螺纹啮合。

如图1和图2所示，本实施方式的连接件为拉力螺母5，所述推动件包括垫圈6和套筒7；

拉力螺母5套在拉杆1的另一端，拉力螺母5内外均设有螺纹，拉力螺母5的内螺纹与拉杆1另一端的外螺纹啮合，与固定螺母4相邻；

垫圈6套在推杆3的外表面，套筒7的首端端部与垫圈6的尾端端部相抵，套筒7的内筒壁上设有螺纹，该螺纹与拉力螺母5的外螺纹啮合，垫圈6的首端端部用于与管板相抵。

在锁紧件锁紧的状态，本实施方式的拉力螺母5套在拉杆1的外螺纹上，并与之啮合，且拉力螺母5啮合之后的位置是与固定螺母4相抵，拉力螺母5的外螺纹与套筒7的内螺纹啮合，垫圈6与管板相抵，转动套筒7，拉力螺母5在套筒7的内螺纹上产生相对运动，拉力螺母5带动拉杆1，使异形换热管、拉杆1及锁紧件组成的刚性整体与推动件做相对运动，其反作用力通过推动件推动管板，使异形换热管插入管板管孔内，完成装配。

本实施方式拉力螺母5为非标螺母，其内螺纹与拉杆1后段外表面的外螺纹啮合，其外螺纹与套筒7的内螺纹啮合，拉力螺母5后段有用于旋紧的方形截面。

本实施方式套筒7的尾端为方形截面，用于连接转动工具，本实施方式用于连接电动扳手。

本实施方式套筒7的首端侧面设有焊接的操作窗口，用于将插入管孔的异形换热管与管板焊接。

本实施方式的垫圈6的尾端端面设有内凹结构，套筒7的首端端部位于所述内凹结构中，用于限制套筒7的回转位置，防止套筒旋转过程中对管板表面造成划伤。

本实施方式的一种异形换热管与管板管孔的装配方法，所述方法基于上述推板装置和支撑装置以及降低劳动强度的电动扳手工具实现，如图3和图4所示，在装配过程中上述装置和工具通过合理的组合和使用顺序，完成异形换热管与管板的装配。本实施方式的支撑装置用于支撑低位管板、高位管板和支持板，包括低位管板支撑装置8、高位管板支撑装置9和支持板支撑装置10；

低位管板支撑装置8主要由滑动弧形板、立板、底板以及肋板零件组成，其中滑动弧形板主要用于放置低位管板，在推板装置配合电动扳手实施推板的过程中低位管板可以在滑动弧形板中沿着圆弧的轴线进行滑动，其余零件的主要功能为支持滑动弧形板。将支撑装置中的低位管板支撑装置和高位管板支撑装置分别进行安装，主要由于异形换热、支持板和管板的结构较为复杂且数量庞大，装配过程中容易与其它装置和零件产生干涉，这种设置方式为装配工序顺利进行创造最大程度的便利。

高位管板支撑装置9主要由滑动弧形板、立板、底板以及肋板零件组成，其中滑动弧形板主要用于放置高位管板，在推板装置配合电动扳手推板的过程中高位管板可以在滑动弧形板中沿着圆弧的轴线进行滑动，其余零件的主要功能为支持滑动弧形板。

支持板支撑装置10主要有圆弧板、立板、底板以及肋板零件组成，其中弧形板主要用于支撑支持板，保证整个装配过程中管束的稳定性。

如图9所示，本实施方式的装配方法包括如下流程：

(1)按照设计图纸的结构及尺寸要求，将支撑装置中用于支撑支持板、低位管板的装置，按照与产品支持板和管板的对应位置，安放于平整地面上，将低位管板放置于低位管板支撑装置上；

(2)按照由低至高的组装顺序，逐行将异形换热管、支持板以及对应低位管板组装成为管束，在组装管束过程中利用异形换热管自身重量形成的挠度，异形换热管的端部部分插入管板管孔，以管板中心为轴，将多个推板装置按照环向布局分别插入多个异形换热管中，利用推板装置的锁紧件与异形换热管紧固后，使推板装置的推动件推动管板，直至将异形换热管的端部完全装配到相应管板管孔中，进而符合设计图纸的要求，完成异形换热管与管板管孔装配，装配后异形换热管在管板管孔中的位置符合设计图纸的要求；

(3)高位管板支撑装置就位并将高位管板放置于高位管板支撑装置上；

(4)按照由低至高的组装顺序，逐行将异形换热管、支持板以及对应高位管板组装成为管束，在组装管束过程中利用异形换热管自身重量形成的挠度，异形换热管的端部部分插入管板管孔，以管板中心为轴，将多个推板装置按照环向布局分别插入多个异形换热管中，利用推板装置的锁紧件与异形换热管紧固后，使推板装置的推动件推动管板，直至将异形换热管的端部完全装配到相应管板管孔中，进而符合设计图纸的要求，完成异形换热管与管板管孔装配，装配后异形换热管在管板管孔中的位置符合设计图纸的要求；

完成推板工序后，将推板装置取出，进行其余管板管孔与异形换热管的装配工作。对于由弯管工序尺寸偏差引起的异形换热管与管板管孔装配不到位的特例，继续采用推板装置配合扭矩更大的电动扳手进行拉拔至设计图纸位置，直至完成所有装配工作。

本实施方式中利用多个推板装置将异形换热管的端部完全装配到相应管板管孔中的具体方法包括：

s1、取多个推板装置，将每个推板装置的拉杆1、胀块2、推杆3和固定螺母4进行第一次组装，其中胀块2为非膨胀状态下，如图5和图6所示，以管板中心为轴，将多个第一次组装的推板装置按照环向布局分别插入多个异形换热管中，采用手动扳手保持固定螺母4的位置，电动扳手转动拉杆1的尾端端部，减少拉杆1首端端部与推杆3首端端部之间的距离，使胀块2膨胀，胀块膨胀后首尾两端由锥度恢复为圆柱体状态，显著增大与与异形换热管内壁的接触面积，紧密贴合后产生足够的摩擦力，使得异形换热管与拉杆1、胀块2、推杆3以及固定螺母4组成刚性整体，如图7和图8所示；

s2、在第一次组装的推板装置基础上，推板装置与异形换热管紧固后，在拉杆1的尾端端部旋上拉力螺母5，套上垫圈6，旋入套筒7，套筒内螺纹与拉力螺母外螺纹啮合，使垫圈6垫在管板与套筒7之间，三者贴合；

s3、套筒7尾部的方形截面，与电动扳手相连，多位操作者统一启动电动扳手，多个套筒在多个电动扳手的带动下旋转，控制多个套筒同时旋转，拉力螺母5在旋转的套筒7内产生相对位移，但由于胀块膨胀产生的胀块与异形换热管内壁的摩擦力，使得异形换热管与拉杆1、胀块2、推杆3以及固定螺母4组成刚性整体，由于套筒通过垫圈已经顶紧管板，因此套筒通过拉力螺母5带动上述刚形整体的反作用力通过垫圈、套筒施加管板上，推动管板与异形换热管发生相对位移，使异形换热管插入管板管孔内，装配后异形换热管在管板管孔中的位置符合设计图纸的要求，即通过推板装置完成了异形换热管与管板管孔的装配。

完成推板工序后，采用电动扳手反向旋转套筒7，将套筒7从推板装置上分离，然后采用扳手固定拉杆最后段的方形截面，依次拆卸拉力螺母5和固定螺母4，胀块2在撤销拉杆1和推杆3的拉力和推力后恢复到原始状态，与异形换热管内壁的摩擦力消除，即可将推板装置取出，进行其余管板管孔与异形换热管的装配工作。

一般情况下绝大部分推板工作已经完成，但局部存在由弯管工序尺寸偏差以及较小的自由移动距离引起的异形换热管与管板管孔装配不到位的特例，即异形换热管端部在管板管孔内部内缩，未达到设计图纸的要求。这种情况下大部分异形换热管、支持板、管板已经组装配完成，采用胀接、焊接或先焊后胀的连接方式完成连接，因此对于特例，可以采用推板装置配合扭矩更大的电动扳手进行拉拔，使其符合设计图纸的要求，然后利用套筒首端的焊接窗口，通过焊接的方式将异形换热管与管板暂时固定，待后续的正式连接方式，防止由于异形换热管的弹性造成的重复内缩。其它已经装配完成的异形换热管和管板则不会受到特例的影响，重复本措施直至处理完所有特例，完成所有装配工作。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。