一种自动穿管装置

技术领域

本申请涉及热交换器制造领域，具体涉及一种自动穿管装置。

背景技术

热交换器是流体进行热量交换的一种工艺换热设备,可满足一种高温流体降温和另一种低温流体升温的需要。其在化工、石油、制药及能源等工业部门应用相当广泛,是化工生产中不可缺少的重要设备之一。其中，换热管管束穿管是热交换器制造的一个重要程序，即将换热管管束插入多个间隔布设的管板的通孔中。常规的换热管管束穿管流程包括抬管、认管头、推管3个步骤,目前整个作业流程全部由手工完成，劳动强度大，无其他机械设备协助，效率低。经统计，完成1台直径3.5米的热交换器的管束穿管需要3～4人用时1.5天才能完成，效率较低，且工人劳动强度大，工作环境恶劣。为了有效提高热交换器管束的穿管效率，改善工人的劳动条件，减少企业人力成本，有必要将手工穿管作业升级为机械全自动作业。

目前为了解决穿管过程中管束管头下垂的问题，采用在管头增设锥形引导头的手段，然而，对每根管束的管头增设锥形引导头造成工人劳动强度大，并且管束在穿管过程中容易出现动力不足、管遇阻就无法推进的问题。

发明内容

本申请提供了一种自动穿管装置，以解决上述技术问题中的至少一个。

本申请所采用的技术方案为：

一种自动穿管装置，包括：旋转送进装置，所述旋转送进装置包括推进杆，所述推进杆用于推动管束朝向管束安装位置做直线运动；以及旋转机构，设于所述旋转送进装置背离所述推进杆的一端，所述推进杆推动所述管束做直线运动时，所述管束远离所述推进杆的一端能够穿过所述旋转机构以朝向所述管束安装位置移动，所述旋转机构被配置为在所述管束做直线运动时驱动所述管束绕管束自身轴线旋转。

本申请的自动穿管装置，还具有如下附加技术特征：

所述推进杆朝向所述管束的一端设有旋转头，所述旋转头与所述管束的一端抵接，所述推进杆推动所述管束做直线运动时所述旋转头能够绕自身轴线旋转。

所述旋转机构设有贯穿孔，所述推进杆能够移动至所述贯穿孔内以将所述管束朝向所述推进杆的一端推送至所述管束安装位置的预设目标位置。

所述旋转机构包括旋转盘、固定于所述旋转盘的两个导辊及驱动电机，所述管束穿过所述旋转盘时两个所述导辊分别位于所述管束的两侧且夹持所述管束；所述管束做直线运动时能够驱动所述导辊绕自身轴线旋转，且所述驱动电机驱动所述旋转盘旋转，以带动所述导辊旋转，所述导辊向所述管束施加驱使所述管束绕自身轴线旋转的摩擦力。

所述旋转送进装置包括机架，所述机架设有导向板，所述自动穿管装置还包括上料装置，所述管束经由所述上料装置放置于所述导向板，所述导向板设有导向斜面，所述管束能够沿所述导向斜面滑落至送进位置。

所述机架还设有多个间隔布置的托轮支撑组件，多个所述托轮支撑组件沿所述管束的移动路径排布，所述管束自所述导向斜面滑落至所述托轮支撑组件并支撑于所述托轮支撑组件。

所述托轮支撑组件包括支撑座及安装于所述支撑座的两个托轮，两个所述托轮形成承托所述管束的承托位，所述管束运动时所述托轮能够绕自身轴线旋转。

所述上料装置包括驱动链轮，所述驱动链轮设有夹持部，所述夹持部夹持所述管束并在所述驱动链轮运动下带动所述管束朝向所述旋转送进装置运动。

所述驱动链轮呈环形，所述驱动链轮设有多个间隔布置的所述夹持部。

所述自动穿管装置还包括水平调节机构，用于调节所述旋转送进装置的水平位置；和/或所述自动穿管装置还包括竖直调节机构，用于调节所述旋转送进装置的竖直位置。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

1.本申请的自动穿管装置，通过在推管的同时驱动管束做旋转运动，以此来解决穿管过程中管头下垂的问题，相较于现有技术在每根管的管头增设锥形引导头的方案，本申请可极大减轻人工的工作量，由此有助于提升工作效率；并且，管束旋转前进有助于克服管束在送进过程中出现卡顿，确保了穿管的顺畅性，缩短了穿管的时间。

2.作为本申请一种优选的实施方式，推进杆朝向管束的一端设有旋转头，旋转头与管束的一端抵接，推进杆推动管束做直线运动时旋转头能够绕自身轴线旋转；旋转头的设置一方面可减少管束在旋转送进过程中尾部受到的阻力；另一方面可避免干涉管束靠近推进杆的一端的旋转，以确保管束整体的旋转。

3.作为本申请一种优选的实施方式，旋转机构设有贯穿孔，推进杆能够移动至贯穿孔内以将管束朝向推进杆的一端推送至管束安装位置的预设目标位置；由此可确保推进杆能够将管束的尾部推送至预设目标位置，而防止推进杆的运动行程受限导致管束的尾部无法到达预设目标位置、而需要人工二次推送、增加人工工作量。

4.作为本申请一种优选的实施方式，旋转机构包括旋转盘、固定于旋转盘的两个导辊及驱动电机，管束穿过旋转盘时两个导辊分别位于管束的两侧且夹持管束；管束做直线运动时能够驱动导辊绕自身轴线旋转，且驱动电机驱动旋转盘旋转，以带动导辊旋转，导辊向管束施加驱使管束绕自身轴线旋转的摩擦力；其中，两个导辊既可夹持管束以避免管束沿径向发生偏移，还能够提供驱使管束绕自身轴线旋转的摩擦力，使得管束前进的同时能够旋转，导辊自身也能够旋转，由此可减少对管束旋转的阻力。

5.作为本申请一种优选的实施方式，旋转送进装置包括机架，机架设有导向板，自动穿管装置还包括上料装置，管束经由上料装置放置于导向板，导向板设有导向斜面，管束能够沿导向斜面滑落至送进位置；由此，本申请可经由上料装置实现自动上料；且上料装置与导向板配合使用方便管束自动滑落至送进位置，提升了自动化程度。

作为本实施方式下一种优选的实施例，机架还设有多个间隔布置的托轮支撑组件，多个托轮支撑组件沿管束的移动路径排布，管束自导向斜面滑落至托轮支撑组件并支撑于托轮支撑组件；由此，本申请可实现上料、管束自导向板滑落至托轮支撑组件、管束沿托轮支撑组件进行送进的自动化穿管流程，节省了人工操作，可极大提高工作效率。

进一步地，托轮支撑组件包括支撑座及安装于支撑座的两个托轮，两个托轮形成承托管束的承托位，管束运动时托轮能够绕自身轴线旋转；由此，使用两个托轮既能够对管束承托，托轮自身旋转还可减少管束运动的阻力。

6.作为本申请一种优选的实施方式，上料装置包括驱动链轮，驱动链轮设有夹持部，夹持部夹持管束并在驱动链轮运动下带动管束朝向旋转送进装置运动；驱动链轮配合夹持部的结构简单，可实现自动上料，以及能够防止管束掉落。

作为本实施方式下一种优选的实施例，驱动链轮呈环形，驱动链轮设有多个间隔布置的夹持部；由此，环形的驱动链轮既减小了布设空间，还能够在不同方位布置多个夹持部，以同时夹持多根管束进行连续上料，提高了上料的效率，可避免相邻两根管束作业之间间隔较长时间。

7.作为本申请一种优选的实施方式，自动穿管装置还包括水平调节机构，用于调节旋转送进装置的水平位置；和/或自动穿管装置还包括竖直调节机构，用于调节旋转送进装置的竖直位置；基于此，使用水平调节机构和/或竖直调节机构便于调节不同管束对准安装板上不同位置的安装孔，以实现连续的批量自动穿管。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请一种实施方式下的自动穿管装置的结构示意图；

图2是本申请一种实施方式下的用于安装管束的安装板的结构示意图；

图3是本申请一种实施方式下的旋转机构的结构示意图；

图4是图3中的旋转机构的另一视角的示意图；

图5是图1中的A处结构即包括推进杆的局部放大示意图；

图6是图1中的B处结构即包括导向板的局部放大示意图；

图7是图1中的C处结构即包括托轮支撑组件的局部放大示意图；

图8是图1中的D处结构即包括挡板的局部放大示意图；

图9是本申请一种实施方式下的驱动链轮的结构示意图。

附图标记：

10-旋转送进装置，11-推进杆，111-旋转头，101-机架，102-送进电机，12-导向板，13-托轮支撑组件，130-支撑座，131-托轮，14-挡板；

20-旋转机构，21-贯穿孔，22-旋转盘，23-导辊，24-驱动电机，25-安装座，221-连接部,222-张紧弹簧；

30-上料装置，31-驱动链轮，32-夹持部，33-接驳板；

40-水平调节机构，41-竖直调节机构；

100-管束，200-安装板，201-安装孔。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及各实施例中的特征可以相互结合。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1至图9所示，本申请的一种自动穿管装置，包括：旋转送进装置10，所述旋转送进装置10包括推进杆11，所述推进杆11用于推动管束100朝向管束安装位置做直线运动；以及旋转机构20，设于所述旋转送进装置背离所述推进杆的一端，所述推进杆11推动所述管束100做直线运动时，所述管束100远离所述推进杆的一端能够穿过所述旋转机构20以朝向所述管束安装位置移动，所述旋转机构20被配置为在所述管束100做直线运动时驱动所述管束100绕管束自身轴线旋转。

如图1和图5所示，可定义管束100靠近推进杆11的一端为管尾(即管束尾部)，另一端为管头(即管束头部)，穿管时推进杆11与管尾接触并推动管束100前进；当管头到达旋转机构20所在的位置时管头可穿过旋转机构20以继续前进。如图2所示，旋转机构20的一侧设有多个间隔布设的安装板200，每个安装板200上开设有多个间隔布置的安装孔201，每相邻两个安装板200上的安装孔201的数目和位置均相对应设置，穿管过程中管头逐渐靠近安装板200并依次穿过多个安装板200的多个相对应的安装孔201，直至管尾运动至距离靠近旋转机构20的第一个安装板200预设距离的位置时完成一根管束的穿管过程。

本申请的自动穿管装置，可实现管束前进的同时管束同时做旋转运动，可解决穿管过程中管头下垂的问题，相较于现有技术在每根管的管头增设锥形引导头的方案，本申请可极大减轻人工的工作量，由此有助于提升工作效率；并且，管束旋转前进有助于克服管束在送进过程中出现卡顿，确保了穿管的顺畅性，缩短了穿管的时间。

如图1和图5所示，具体实施时，旋转送进装置10例如包括机架，机架上设有导轨，推进杆11远离管束100的一端可固定至一滑块结构，滑块沿导轨移动从而带动推进杆11移动，从而推进杆11推动管束100前进。进一步地例如，机架上设有送进电机102和同步带，送进电机102可驱动同步带带动滑块沿导轨移动，以实现推进杆11推送管束做直线运动。

作为本申请一种优选的实施方式，如图5所示，所述推进杆11朝向所述管束100的一端设有旋转头111，所述旋转头111与所述管束110的一端抵接，所述推进杆推动所述管束做直线运动时所述旋转头111能够绕自身轴线旋转。

具体地，旋转头111与推进杆11例如可以为套接连接，并且旋转头111可相对推进杆11沿自身轴线旋转，以减少管束在旋转送进过程中尾部受到的阻力。当管束100在旋转机构20的作用下旋转时，旋转头111可避免对管束100旋转干涉，确保了管束100旋转的可靠性。

作为本申请一种优选的实施方式，所述旋转机构20设有贯穿孔21，所述推进杆11能够移动至所述贯穿孔21内以将所述管束朝向所述推进杆的一端推送至所述管束安装位置的预设目标位置。如图3或图4所示，旋转机构20可沿管束100运动的方向具有一定厚度，推进杆11能够移动至贯穿孔21内，即增加推进杆11的运动行程，以实现将管束完全顶进安装板200。例如，预设目标位置可以是管尾距离靠近旋转机构20的第一个安装板200预设距离的位置。

作为本申请一种优选的实施方式，如图3或图4所示，所述旋转机构20包括旋转盘22、固定于所述旋转盘22的两个导辊23及驱动电机24，所述管束100穿过所述旋转盘22时两个所述导辊23分别位于所述管束100的两侧且夹持所述管束100；所述管束100做直线运动时能够驱动所述导辊23绕自身轴线旋转，且所述驱动电机24驱动所述旋转盘22旋转，以带动所述导辊23旋转，所述导辊23向所述管束100施加驱使所述管束绕自身轴线旋转的摩擦力。

如图1、图3和图4所示，旋转送进装置10可包括机架101，旋转机构20可设于机架101的一端且靠近安装板200。具体地，旋转机构20包括竖立的安装座25，旋转机构20可通过安装座25固定至机架101；旋转盘22及驱动电机24均安装于安装座25。优选地，旋转盘22上设有连接部221，连接部221设有连接轴，导辊23可旋转(绕其自身轴线方向的旋转)地安装于连接轴；并且，旋转盘22与连接部221之间设有张紧弹簧222。旋转盘22的中部设有贯穿孔21，以供管束100通过，对应地安装座25设有与贯穿孔21连通的孔结构。两个导辊23分别位于贯穿孔21的左右两侧，以对通过的管束100起到一定夹持作用。优选地，导辊23近似呈哑铃状，以便于夹持管束100，同时减少对管束100旋转时的干涉。

旋转机构20驱动管束100旋转的工作原理为：导辊23在约束管束100向前移动的同时，依靠驱动电机24的驱动力，通过张紧弹簧222的作用，向管束100施加一定的摩擦力从而使管束100旋转起来。由此本申请的旋转机构的设计既可起到对管束运动导向、防止管束偏离轨道的作用，还能配合推进杆以实现管束的直线运行与旋转运动的复合运动，可有效解决管头下垂的问题，且有助于降低管束运动阻力、提高穿管效率。并且，在管束100做直线运动时，可驱动导辊23绕自身轴线旋转，以减少对管束旋转的阻力。

作为本申请一种优选的实施方式，所述旋转送进装置10包括机架101，所述机架101设有导向板12，所述自动穿管装置还包括上料装置30，所述管束经由所述上料装置放置于所述导向板，所述导向板设有导向斜面，所述管束能够沿所述导向斜面滑落至送进位置。如图1和图6所示，上料装置30将管束100置于导向板12后管束能够沿导向斜面滑落至推进杆11所在的平面，随后在推进杆11的作用下管束100开始沿轴向做直线运动。由此可实现上料、送进的连续自动过程，提高了穿管的效率。

进一步地，所述机架101还设有多个间隔布置的托轮支撑组件13，多个所述托轮支撑组件13沿所述管束的移动路径排布，所述管束自所述导向斜面滑落至所述托轮支撑组件并支撑于所述托轮支撑组件。如图1和图7所示，托轮支撑组件13可设于导向板12的下端所在的平面，使得管束100可沿导向板12滑落至托轮支撑组件13上。

如图7所示，所述托轮支撑组件13包括支撑座130及安装于所述支撑座的两个托轮131，两个所述托轮形成承托所述管束的承托位，所述管束运动时所述托轮能够绕自身轴线旋转。

进一步地，所述机架101还设有多个间隔布设的挡板14，如图1和图8所示，挡板14设于托轮支撑组件13的一侧，可防止管束100从托轮支撑组件13上掉落。优选地，多个挡板14与多个托轮支撑组件13交错布置。

作为本申请一种优选的实施方式，所述上料装置30包括驱动链轮31，所述驱动链轮设有夹持部32，所述夹持部夹持所述管束并在所述驱动链轮运动下带动所述管束朝向所述旋转送进装置运动。

如图1所示，驱动链轮31的一侧可设有接驳板33，工作人员可将多根管束并排放于接驳板33，并且管束能够沿接驳板33滑落至便于夹持部32抓取的位置，上料时驱动链轮31依次抓取各个管束100并将管束送至机架101。或者，接驳板33的一侧对接有操作平台，工作人员可将多根管束放于操作平台，管束能够滑落至接驳板33。

优选地，所述驱动链轮31呈环形，所述驱动链轮31设有多个间隔布置的所述夹持部32。结合图1和图9，接驳板33和机架101分别位于驱动链轮31的两侧，上料时，管束100可从接驳板33滑下，使得夹持部32夹持住管束100，在电机的驱动作用下，管束100跟随驱动链轮31环绕一周，随后管束100可被导向板12卸下，完成上料过程。由此可实现多根管束的同时上料，具有工作效率高、可控性强的优点。如图9所示，驱动链轮31设有相对的两组，以便对同一管束的两端进行抓取。

作为本申请一种优选的实施方式，如图1所示，所述自动穿管装置还包括水平调节机构40，用于调节所述旋转送进装置的水平位置。具体地，水平调节机构40可带动机架101做水平运动，以使不同管束对准安装板200上不同水平位置的安装孔201，以实现批量管束穿管。

进一步地，所述自动穿管装置还包括竖直调节机构41，用于调节所述旋转送进装置的竖直位置。具体地，竖直调节机构41可带动机架101做竖直运动，以使不同管束对准安装板200上不同竖直位置的安装孔201，以实现批量管束穿管。

优选地，水平调节机构40包括底板及设于底板的第一导轨；竖直调节机构41包括立柱及设于立柱的第二导轨；水平调节机构40与竖直调节机构41可形成十字平移滑台。具体地，机架101可沿第二导轨进行竖直运动，机架101连同竖直调节机构41可沿第一导轨做水平运动，从而实现对不同管束的穿管位置的调节。其中，水平调节机构40、竖直调节机构41可由伺服电动机驱动滚珠丝杠实现其定位功能。

优选地，本申请的自动穿管装置还可包括控制装置，以控制机架101沿水平调节机构40/竖直调节机构41移动的时间、距离、速率等，通过预先设置控制程序可实现开机后的批量连续穿管流程。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。