一种用于换热器筒体与管束组装的设备的制作方法

本实用新型属于换热器组装技术领域，具体涉及一种用于换热器筒体与管束组装的设备。

背景技术：

换热器的基建投资在一般化工、石化企业中约占设备总投资的20％，其中固定管式约占换热器的70％。换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。换热器的作用是热交换，广泛应用于冶金、食品、轻工、化工、制冷与暖通等领域，每年需求量很大。换热器的优点是换热效率高、本身热阻小、热惯性低、灵敏、节省材料和空间、节省动力、流动阻力小、噪音低等。然而，换热器管束在采用现有方法进行安装时难度较大，且安装过程中震动大，易使管束变形，甚至可能造成浮头处损伤而引起管束泄露。因此，换热器管束安装作业成为困扰换热器生产厂家的难题。虽然使用简易吊车配合倒链或抽芯机的组装工艺可以解燃眉之急，但该工艺安全可靠性差、劳动强度大、作业效率低、损伤管束等诸多问题仍不能得到有效解决。由此可见，传统换热器管束组装工艺已经不能满足生产需求。

现行换热器筒体与管束组装技术之所以落后，主要由于其不能独立作业和自动化程度低而造成的。除了作业时需要吊车外，抽芯机的运输也需要另派车辆。不但占用大量的作业面积，而且作业的辅助时间长。所以，如何将抽装管束、起重、运输三项功能集于一体，使抽装管束时可以甩掉吊车和运送车而独立作业，是设计新型换热器筒体与管束组装专用设备的技术难点。技术难点所涉及的主要问题包括以下几个方面：如何实现管束自动装入；如何保证较长而重的管束装入时的稳定性；在管束装入过程中，如何保证换热器管束的各部分受力均匀，形变在合理范围内；换热器筒体水平方向的自动移动、上下方向的微调、自动固定。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提出一种用于换热器筒体与管束组装的设备，以解决如何在换热器管束安装作业时保护管束的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种用于换热器筒体与管束组装的设备，该设备包括管束装入机构和筒体移动机构；其中，管束装入机构用于支撑换热器管束，以及将换热器管束推入换热器筒体并与换热器筒体进行组装；筒体移动机构用于支撑换热器筒体，以及调节换热器筒体的高度。

进一步地，管束装入机构包括电动机、减速器、传动链条、液压缸固定支架、管束传送支架、传送支架轨道和推进液压缸；其中，传送支架轨道由上下两部分轨道及两端的弧形轨道组成；传送支架轨道上依次安装有管束传送支架和液压缸固定支架，支架之间通过连接杆相连；管束传送支架用于支撑换热器管束的主体部分；推进液压缸固定在液压缸固定支架上，用于推动管束向前移动进入换热器筒体；电动机输出的功率通过减速器作用到链轮上，通过传动链条带动液压缸固定支架和管束传送支架在传送支架轨道上前后移动。

进一步地，每个管束传送支架由上端支撑部分和下端行走部分构成；其中，上端支撑部分设计成v字型，适合较多尺寸的换热器管束的固定；下端行走部分利用多个滚轮将上端支撑部分固定在传送支架轨道上。

进一步地，传送支架轨道的内侧设置有轨道挡板。

进一步地，液压缸固定支架采用钢板焊接而成；液压缸固定支架上设置有推进液压缸固定部。

进一步地，筒体移动机构包括筒体主支撑架和筒体辅助支撑架；其中，筒体主支撑架包括v型铁上支撑架、下支撑架、滑轮组、自锁装置和筒体升降机构；其中，v型铁上支撑架用于将筒体固定；下支撑架上方与v型铁上支撑架的底部相连，下方与滑轮组、筒体升降机构和自锁装置连接；滑轮组用于确保筒体主支撑架在轨道上自由行走；筒体升降机构用于带动v型铁上支撑架进行上下移动；自锁装置用于将筒体主支撑架固定在合适的位置；筒体辅助支撑架用于对筒体进行辅助支撑。

进一步地，自锁装置包括自锁液压缸与摆臂，自锁液压缸与摆臂连接，通过自锁液压缸的伸缩，使摆臂能够自由地将驱动筒体主支撑架移动的齿轮锁紧和放松。

进一步地，v型铁上支撑架的外侧设有挡板。

进一步地，筒体移动机构设置有两个筒体辅助支撑架。

(三)有益效果

本实用新型提出的用于换热器筒体与管束组装的设备，包括管束装入机构和筒体移动机构；其中，管束装入机构用于支撑换热器管束，以及将换热器管束推入换热器筒体并与换热器筒体进行组装；筒体移动机构用于支撑换热器筒体，以及调节换热器筒体的高度。该设备具有结构简单、操作方便、安装准确、安装效率高、安装平稳性好、自动化程度高等优点，能够有效地解决换热器管束组装方面存在的问题，克服现有组装工艺所存在的结构复杂、操作不方便、整机重量大、造价高等缺点。由于该设备结构简单，除电机、轴承等部件需要外购，其余大部分零件可以自行加工，制作成本较低，具有较好的经济性和较强的实施性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中管束装入机构结构示意图；

图2为本实用新型实施例中管束传送支架结构示意图；

图3为本实用新型实施例中工字型轨道结构示意图；

图4为本实用新型实施例中弧形轨道结构示意图；

图5为本实用新型实施例中液压缸固定支架结构示意图；

图6为本实用新型实施例中筒体主支撑架结构示意图；

图7为本实用新型实施例中筒体辅助支撑架结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种用于换热器筒体与管束组装的设备，由管束装入机构和筒体移动机构两部分组成。

其中，如图1所示，管束装入机构主要包括电动机2、减速器1、传动链条8、液压缸固定支架4、前端传送支架5、管束传送支架7、传送支架轨道10、连接杆6和推进液压缸3。

传送支架轨道10采用工字钢，上下两部分传送支架轨道10之间通过弧形轨道9连接在一起。在传送支架轨道10上依次安装有管束传送支架7、前端传送支架5和液压缸固定支架4，各种支架之间通过连接杆6相连。管束传送支架7用于支撑换热器管束的主体部分，前端传送支架5作为管束传送支架7后侧与液压缸固定支架4之间的过渡部分。推进液压缸3固定在液压缸固定支架4上，用于推动管束向前移动进入筒体。电动机2输出的功率通过减速器1作用到链轮上，通过传动链条8带动液压缸固定支架4、前端传送支架5和管束传送支架7共同在传送支架轨道10上前后移动。

当换热器筒体与管束组装设备开始工作时，首先将换热器管束用吊车放置在管束传送支架7上，同时将换热器筒体放置在筒体移动机构上，然后调节换热器筒体的高度与换热器管束相同。启动电动机2，由电动机2带动减速器1，从而带动链轮使传动链条8拉动液压缸固定支架4、前端传送支架5和管束传送支架7向前移动，使得管束逐渐靠近筒体，并与筒体开始安装在一起。当管束安装至筒体后端时，由于管束不能在传动链条8的输送下完全进入筒体，于是利用后端所携带的推进液压缸3，将剩余的管束推进筒体，随后使电动机2反向运行，使各种支架回到原位，从而完成一个安装周期。

在管束装入机构中，每个管束传送支架7由上端支撑部分和下端行走部分构成，其结构如图2所示。其中，上端支撑部分设计成v字型并由板结构焊接而成，这种结构在安装时既能适合较多尺寸的换热器管束的固定，又能减轻专用设备的重量。下端行走部分利用上下8个滚轮将上端支撑部分固定在传送支架轨道10上。

在本实施例中，管束传送支架7的数量为10个，且每个管束传送支架7之间通过连接杆6相连，由此可以使管束的整体重量均匀分配到各个管束传送支架7上，避免因管束受力不均匀导致的变形，从而保证安装的可靠性。由于传送支架轨道10的上下都有滚轮，可以减少管束传送支架7与轨道之间的摩擦，使安装效率有很大提高。根据设计要求，管束的重量上限为15吨，这些重量被10个v字型管束传送支架7分担，管束传送支架7行走部分的滚轮的轴和轴承为主要承重部件，根据机械设计手册选定符合性能要求的轴及轴承，并对轴和轴承的强度及刚度进行校核计算。

传送支架轨道10由工字型轨道、弧形轨道9及轨道挡板组成。为满足管束传送支架7可以绕轨道行走180度，并且能实现管束传送支架7的往复运动，轨道采用工字钢结构，如图3所示，并且设计成上下两部分独立的形式，而且前端通过弧形轨道9(如图4所示)，把两个工字型轨道连接在一起，既能够满足支架结构的要求，又能够实现往复运动的要求。为了加强管束传送支架7以及液压缸固定支架4在轨道上运动的平稳性，在轨道内侧设置有长度为6840mm，宽度为20mm，高度为10mm的轨道挡板，并且通过螺钉固定在轨道上，由此在很大程度上增加轨道上下两部分在运动时候的稳定性和设备装入部分对管束安装时的精度。

在安装管束时，由于管束传送支架7不能将管束完全推入放置到筒体当中，所以需要使用另一个机构将管束剩余部分自动推入筒体当中。本实施例采用推进液压缸3来实现此功能，而且推进液压缸3通过液压缸固定支架4与前端传送支架5和管束传送支架7相连。所以，液压缸固定支架4传送部分的结构与管束传送支架7的传送部分类似，从而减少液压缸3的长度。如图5所示，液压缸固定支架4上设置有推进液压缸3的固定部。为了减轻对轨道的作用力，液压缸固定支架4采用20mm厚的45号钢板焊接以及螺栓连接而成。为了简化机构传动部分设计，只在靠近电动机2部位的液压缸固定支架4上设计有链条连接机构，由液压缸固定支架4带动其他行走机构的运动。根据对轴承的选择计算，可以确定出液压缸固定支架4中轨道上部分的轴承型号为6211，下部分的轴承型号为6206。

在组装管束时，由于管束传送支架7和液压缸固定支架4是运动的，所以电动机2输出的功率通过减速器1作用到链轮上，由传动链条8带动液压缸固定支架4、前端传送支架5和管束传送支架7运动。在弧形轨道9以及电动机2的支架处分别设计有两个链轮，并通过轴承座固定在两端。

筒体移动机构用于调节换热器筒体的高度与换热器管束相同，主要包括筒体主支撑架和筒体辅助支撑架两部分。

其中，筒体主支撑架主要包括v型铁上支撑架、下支撑架、滑轮组、自锁装置和筒体升降机构，其结构如图6所示。其中，v型铁上支撑架能够将筒体固定，中间的张角能够适应不同的筒体。下支撑架与v型铁上支撑架的底部相连，能够适应不同型号的筒体，起到承上启下的作用，既能够固定v型铁上支撑架，使其能够沿着轨道上下移动，又能够连接下方的滑轮组、筒体升降机构和自锁装置。滑轮组确保筒体主支撑架能够在轨道上自由行走，并且适应筒体带来的剪切应力。筒体升降机构能够带动v型铁上支撑架进行上下移动。自锁装置能够将筒体主支撑架固定在合适的位置。自锁装置位于下支撑架的下方，自锁装置中的自锁液压缸与一个摆臂连接，通过自锁液压缸的伸缩，使摆臂能够自由地将驱动筒体主支撑架移动的齿轮锁紧和放松，即可以使筒体主支撑架固定在适当位置。

v型铁上支撑架的v型铁能够将筒体稳定固定，v型铁的外侧各有两个挡板分布在v型铁的两边，开口处能连接两挡板并使其上下自由移动，其目的在于适应不同筒体的后沿。中间正方形开口处能使手部深入v型铁中调节连接挡板与v型铁的螺母螺栓。由于需要适应不同筒体的型号大小，v型铁上支撑架需要通过筒体升降机构的推动来进行自动调节以满足筒体的升高与降低。

下支撑架的两端固定，中间设有安装两个筒体升降机构的螺纹孔，各个部分都是由不同的板焊接在一起以起到支撑固定的作用。

筒体辅助支撑架与筒体主支撑架共同起筒体支撑作用。为了防止因双支撑接触面过小，容易使筒体与支撑受力过大，筒体移动机构设置两个筒体辅助支撑架，形成三支撑结构，使筒体在组装过程中受力更加合理，避免筒体损伤。筒体辅助支撑架结构与管束装入机构的管束传送支架7类似，如图7所示。筒体辅助支撑架也同样设置有升降机构，以确保筒体的水平升降。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。