CN203184463U

CN203184463U - 橡胶胀接机

Info

Publication number: CN203184463U
Application number: CN 201320128071
Authority: CN
Inventors: 宁忠培; 马歆; 秦平刚; 陈一民; 张伟; 刘刚; 冯云; 郝俊文; 涂勇; 阳权富; 胡锡章; 李和春; 肖银生
Original assignee: LUTIANHUA CO Ltd SICHUAN
Current assignee: LUTIANHUA CO Ltd SICHUAN
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2023-03-20

Abstract

本实用新型公开了一种橡胶胀接机，包括液压动力***、增压工作***和电气控制***，其特征在于，所述的增压工作***包括油缸、活塞、拉杆、弹性橡胶体、密封环和背压环，油缸与活塞通过密封圈密封，拉杆的一端与活塞连接，另一端与弹性橡胶体、密封环和背压环组成胀头，所述胀头通过背压环与油缸壁连接。本实用新型所述的胀接机重量轻、成本低、操作方便，胀接效率高，每分钟可以胀接4～6个管子-管板，显著提高经济效益，能够推动行业技术进步，产生较大的社会效益。

Description

橡胶胀接机

技术领域

本发明涉及一种橡胶胀管机，属于机械领域。

背景技术

管壳式换热器制造过程中，管子-管板接头主要采用焊接、胀接以及胀焊结合、粘胀和螺纹连接等连接方式, 这些管壳式设备制造工艺发生失效的部位主要是管子-管板连接接头部位，它的质量决定了管壳式换热器的可靠性和使用寿命，可能给工业生产造成巨大经济损失。因此，管子—管板连接接头的可靠性是换热设备设计制造中重要问题。

管壳式换热器制造过程中，管子-管板接头主要采用焊接、胀接以及胀焊结合等方式进行连接，特殊情况时也采用粘胀和螺纹连接等连接方式。

焊接连接方法简单，应用广泛，对管孔的加工要求不高，接头连接强度和密封性能好，适用于拉脱强度大、管板厚度小、使用温度高、对接头致密性有严格要求的场合。但是，管子-管板焊接后管子和管孔之间存在间隙，易造成间隙腐蚀；接头处的焊接残余应力可能造成应力腐蚀开裂；焊接不锈钢材料时，易在热影响区造成材料金相组织改变，使得耐蚀性下降；流体诱发的换热管振动可能在焊接接头处产生疲劳裂纹；在进行修理时，换热管更换困难，接头泄漏补焊可能影响到相邻接头的可靠性，管桥间距偏小的情况下尤其如此。

胀接利用管子与管板在外力作用下产生的弹塑性变形的差异，将二者紧密结合在一起而达到密封紧固目的，消除了板、管之间的间隙，可有效防止壳程介质渗入引起的间隙腐蚀。胀接技术分为机械胀接、***胀接以及静态柔性胀接（含液压胀接、液袋胀接和橡胶胀接）。

机械胀接的管子-管板接头连接强度较好，能承受一定的轴向力、热冲击和循环载荷。但是机械胀接存在如下缺点：①各接头连接强度和致密性不均匀。② 管端应力腐蚀倾向明显。③ 滚子的周期性碾压使换热管轴向伸长，径向扩大，管壁减薄，容易开裂。④ 管子与管板材料胀接的相容性有一定的限制，如钛管与碳钢的胀接、铝管与碳钢的胀接等均受到限制。⑤ 劳动生产率低，而且小管径或厚壁管管子的胀接较困难，重复补胀也存在困难。

***胀接具有较高的连接强度和可靠的密封性，施胀过程工艺工装简单，可同时胀接数百根管子，生产效率高，劳动强度低。但是***胀接的难点是***量的计算，对于管子-管板的***胀接仍需通过试验方法来解决。***胀接接头质量不易控制，胀接******瞬间完成，具有一定的危险性；瞬时胀接压力很大，时间极短，可能使内管发生破裂或产生裂纹；在如此大的应变速率下，材料的力学性能与静态的力学性能也有所不同，力学分析存在一定的困难。

液压胀接又称O形圈胀管技术，在胀管头两端各设置一个O形圈，在管子内壁和胀管头外壁间形成一个很小的封闭间隙，利用高压水（或油）通过芯轴的中心孔进入O形圈、胀头和管子形成的封闭空间对换热管施加内压，换热管依次进入弹性、弹塑性和塑性状态，直至贴紧管板；当管内压力卸除后，若管板弹性回复大于换热管的弹性回复，则能够实现管子-管板胀接。液压胀接技术利用液体压力直接对换热管内壁施加胀接压力，可以直接测量和精确控制；回弹程度大小仅取决于管子、管板的几何尺寸和材料特性，可以进行计算；胀接长度不受深度和长度的限制，可以稍大于管板厚度，从而可以完全消除管子-管板之间的间隙，实现整个管板厚度全程胀接；加载卸载一次完成，操作迅速简便，劳动强度低，一个胀口的胀接时间仅需要几秒钟；各接头胀接压力均匀，质量稳定，换热管表面的残余应力小。

但是，由于胀接液压力高，为保证可靠密封，液压胀接要求换热管表面光洁，尺寸精度高，椭圆度小。我国生产的换热管普遍尺寸精度较差，有时直径偏差达±0.5 mm、壁厚偏差可达±10％。因此，O形圈胀接技术在对国产换热管进行胀接时存在困难，限制了这种技术在我国的推广应用。部分设备要求较高时，也有采用从国外进口换热管，利用该技术进行胀接的。高的胀接液压力也导致胀管过程中O形圈流动易损坏，其使用寿命仅为10次左右，需要经常更换。另外，泄漏的胀管介质加上管孔内的润滑油，可能对其它管孔造成污染，影响胀管质量。

液袋式胀接技术采用弹性橡胶液袋代替O形圈进行密封，高压液体通过芯轴的中心孔进入芯轴与换热管内表面之间的液袋内，通过液袋将压力传递给换热管的内壁，使换热管发生弹塑性变形，直至实现胀接。液袋式液压胀接保留了O形圈胀管的一系列优点，胀接压力均匀，橡胶液袋将胀管介质与换热管隔离，避免了在胀接过程中对管口的污染。

但是，在胀头进出换热管时，橡胶液袋可能磨损或被划伤，在胀管过程中发生破裂；由于胀接压力高，当液袋与内层管间隙稍大时，液袋容易被挤破损坏；由于橡胶具有粘弹性，若液袋与换热管间隙较小，胀管后液袋形状恢复较慢，胀头进出换热管困难；液袋胀接对换热管表面质量和形状公差的要求比O形圈胀接的要求低，但仍然较高；胀头径向和轴向尺寸均无法调整，一个胀头只能用于一个规格的管板；若液袋发生破裂，必须更换新的胀头，利用率低，成本高；一般适合50 mm以下的管子-管板连接。

橡胶胀接是将软质橡胶作为传力介质，从而实现管子-管板接头胀接连接。胀接时，支承圈紧靠在管板面上，与其相近的密封圈保持静止状态，与油缸活塞连在一起的加载拉杆向右移动，带动尾端的密封圈也向右移动。软质橡胶由于轴向受压而径向鼓胀，迫使管子与管板产生弹塑性变形，完成管子—管板接头的胀接。

橡胶胀接工艺残余应力小，胀接时管子不受扭矩作用，有利于管束的抗震性。橡胶胀接还具有液压胀接和液袋胀接的胀接压力均匀、质量稳定、操作迅速简便、劳动强度低等多种优点，并且管子内径与相配元件的允许公差可大一些，橡胶元件寿命长，更换容易，能够用于大直径管子。但是，橡胶胀接也存在一些不足：① 胀管压力沿轴向分布不均。管孔与密封圈和橡胶之间存在摩擦，摩擦力随胀管压力的增加而增加，造成施加在管孔上的胀管压力在管板里侧大，外较小，管子胀度沿轴向不均匀，对于厚管板尤为明显。② 两端密封圈及橡胶弹性体的寿命相差大。靠近支承圈的密封圈几乎处于静止, 寿命长，而尾端的密封圈在施胀过程中发生轴向移动，寿命短。作为胀管媒介的软质橡胶，由于移动路程的不同，两端的磨损程度差异也较大。对于管壁粗糙的低精度管子和胀管段较长的场合，上述情况尤其严重。③不能实现全厚度胀接。由于管子径向扩张和橡胶轴向受压，软橡胶段长度缩短，胀接长度只是管板厚度的一部分，管板内侧有较长一段不能胀合。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种提高管子-管板胀接接头可靠性的管子管板的胀接设备。

本实用新型的另一目的是提供一种胀接效率高的胀接设备。

为达到上述目的，本实用新型包括以下技术方案：

所述的橡胶胀管机由液压动力***、增压工作***和电气控制***构成。

所述的液压动力***包括高压油泵和电机；所述的液压动力***采用空气开关控制电源开断。

所述的增压工作***包括油缸、活塞、拉杆、弹性橡胶体、密封环和背压环，油缸与活塞通过密封圈密封，拉杆的一端与活塞连接，另一端与弹性橡胶体、密封环和背压环组成胀头。所述胀头包括弹性橡胶体、密封环和背压环，弹性橡胶体与拉杆连接的两端各设置一个密封环，胀头通过背压环与油缸壁连接，背压环可以防止胀接过程中弹性橡胶体从管子的管孔中滑脱。

增压工作***中的活塞、油缸壁等占有相当的重量，需要选择合适的结构及材料，以尽可能实现轻型化。优选的，所述的拉杆、活塞或/和油缸外壳为铝材；更优选的为航空铝材；所述的材料具有较高的强度及冲击韧性，使用寿命>5000次（强度胀）。

所述的电气控制***是PLC控制***，用于控制泵的启动、手动、自动、加载、卸载速度等参数。

所述的液压动力***主要为整套设备提供动力，通过泵、液压阀等组件与高压油管的一端连接，高压油管的另一端则与增压工作***连接，将动力输送到增压工作***油缸中，推动活塞来回往复运动（即加载与卸载），活塞运动带动拉杆对弹性橡胶体进行加载与卸载，实现管子与管板的胀接。

控制***则对液压压力、加载方式、加载时间、胀接速度、保压时间、卸载时间等参数进行调节与控制。

优选的，所述的弹性橡胶体采用模具一次成型，与每种规格的管子相匹配，橡胶圆筒体内外表面与拉杆外表面、管子内壁精确配合。所述的弹性橡胶体便于拆装、切割和拼接，组合灵活，能适应不同的管径和管板厚度。

本实用新型所述的胀接机重量轻、成本低、操作方便，胀接效率高，每分钟可以胀接4～6个管子-管板，显著提高经济效益，能够推动行业技术进步，产生较大的社会效益。

附图说明

1. 管子；2. 密封环；3. 管板；4.橡胶体；5. 背压环；6.拉杆；7. 油缸；

8.液压***；9.活塞

具体实施方式

通过以下实施例对本实用新型做进一步详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而非限制，本实用新型并不局限于以下实施例。

所述的橡胶胀管机由液压动力***8、增压工作***和电气控制***构成。

所述的增压工作***包括油缸7、活塞9、拉杆6、弹性橡胶体4、密封环2和背压环5。油缸7与活塞9通过密封圈密封，拉杆6的一端与活塞9连接，另一端与弹性橡胶体4、密封环2和背压环5组成胀头。所述胀头包括弹性橡胶体4、密封环2和背压环5，弹性橡胶体4与拉杆6连接的两端各设置一个密封环2，胀头通过背压环5与油缸7的壁连接，背压环5可以防止胀接过程中弹性橡胶体4从管子1的管孔中滑脱。

优选的，所述的弹性橡胶体采用模具一次成型，与每种规格的管子相匹配，橡胶圆筒体内外表面与拉杆外表面、管子内壁精确配合。

所述的液压动力***主要为整套设备提供动力，通过泵、液压阀等组件与高压油管的一端连接，高压油管的另一端则与增压工作***连接，将动力输送到增压工作***油缸中，推动活塞来回往复运动（即加载与卸载），活塞运动带动拉杆对弹性橡胶体进行加载与卸载，实现管子1与管板3的胀接。

在本实用新型的第二实施例中，弹性橡胶体4与拉杆6连接的两端各设置两个密封环2，其他结构与前述实施例相同。

在本实用新型的第三实施例中，所述的拉杆、活塞或/和油缸外壳为航空铝材，具有较高的强度及冲击韧性，使用寿命>5000次（强度胀）。其他组件的连接与第一实施例相同。

在本实用新型的第四实施例中，弹性橡胶体4与拉杆6连接的两端各设置两个密封环2，所述的拉杆、活塞或/和油缸外壳为新型航空材料，具有较高的强度及冲击韧性，使用寿命>5000次（强度胀）。其他组件的连接与第一实施例相同。

Claims

1.一种橡胶胀接机，包括液压动力***、增压工作***和电气控制***，其特征在于，所述的增压工作***包括油缸、活塞、拉杆、弹性橡胶体、密封环和背压环，油缸与活塞通过密封圈密封，拉杆的一端与活塞连接，另一端与弹性橡胶体、密封环和背压环组成胀头，所述胀头通过背压环与油缸壁连接。

2.根据权利要求1所述的橡胶胀接机，其特征在于，所述的拉杆、活塞或/和油缸外壳为铝材。

3.根据权利要求2所述的橡胶胀接机，其特征在于，所述的铝材使用寿命>5000次。

4.根据权利要求1-3任一项所述的橡胶胀接机，其特征在于，所述的弹性橡胶体采用模具一次成型。

5.根据权利要求1-3任一项所述的橡胶胀接机，其特征在于，所述的液压动力***包括高压油泵和电机。

6.根据权利要求5所述的橡胶胀接机，其特征在于，所述的液压动力***采用空气开关控制电源开断。

7.根据权利要求1所述的橡胶胀接机，其特征在于，所述的电气控制***是PLC控制***。