使用实心卷材生产板网螺旋卷边接缝管材的机器的制作方法

日期:2019-04-16 00:54:48

专利名称:使用实心卷材生产板网螺旋卷边接缝管材的机器的制作方法
技术领域
本发明的技术领域涉及使用典型为钢的延展(expanded)巻材制造 管材和形成管材。本发明的技术领域也包括首先形成延展巻材,然后 直接螺旋地形成管材,这种管材可用于所有类型的过滤器,空气过滤 器、油过滤器和水过滤器以及分离器。这种管材也可用于供暖、通风 和空调(HVAC)系统以及消音器。
背景技术
在例如车用油和气过滤器的过滤材料市场,以及例如绝热管道系 统和消音器的HVAC市场,存在小直径螺旋管的巨大的潜力。这些产 品典型地具有至少一英寸直径的穿孔的内金属筒,和主要用于支撑通 常为纸的过滤介质的外筒。因为需要对类似这样的管材进行大量精确 而洁净的切割,所以成形和切割装置是必需的。有几种用于成形和切 割管材的公知方法。通过螺线形、或螺旋形地缠绕连续的金属带,并 连接所缠绕带的邻近的边缘以在管中形成螺旋巻边接缝,可使管材成 形,如美国专利No. 4,567,742中所示。在一些管材成形和切割机中, 通过将管子外部的刀具移动到与管子内部的刀具重叠的位置而对螺旋 成形管材进行切割。其他类型的螺旋管成形和切割机使用多个刀具或 环绕管子旋转刀具以将管子切割成段,如美国专利No. 4,706,481中所不。
过滤器的性能取决于螺旋管的性能,典型地是位于过滤器中心的 出口,其中施加强气流或液流。过滤器必须保持可靠而坚固以抵抗压 力并确保过滤器的功能。空气过滤器包括穿孔的内管和外管及其间的 介质。端盖封闭过滤器的一端,而另一端盖仅封闭介质的表面,而允许中心区域用于流入/流出。通过向端部开放的端盖施加吸力,将空气 抽过过滤介质以将碎屑留下,而使过滤器进行清洁。
典型地,油过滤器或液体过滤器和分离器具有实心的外管和穿孔 的内管。将要进行过滤或分离的液体流入外管和过滤介质之间的一端。 在压力作用下,液体流经过滤介质,过滤介质将碎屑留下,然后液体 流经穿孔的内管并离开过滤器。典型地,过滤器元件或过滤介质是纸, 但不限于此,而可由多种其他材料中的任意一种制成。
在双壁HVAC系统中,外管是实心的而内管通常是穿孔的。绝热 介质插入外管和内管之间。绝热介质的用途在于减少噪音以及被输送 空气与外部环境之间的热传递。以类似的双壁方式制成的消音器,策 略性地放置在HAC管道系统中以减少噪音。使过滤器起作用所必需的 中心管中的穿孔可以数种方法来完成。
用于中心管的带材或巻材可离线地,即,在分开的操作中进行穿 孔。当然,这需要对金属进行穿孔的分开的操作。离线穿孔的一些优 势在于可累积并储存穿孔的金属板原料以备后用。然而,这种技术也 具有一些劣势。 一种劣势在于延展巻材通常要从拥有昂贵的延展机械 的销售商那里购买,因此板网与巻材相比价格昂贵。另一劣势在于穿 孔巻材的存货可能会增加,导致库存量上升,因此增加了额外的生产 成本。另一劣势在于穿孔钢材易于生锈。存货保存的越久,这个问题 可能变得越严重。所需要的是一种以"及时制生产"方式将巻材穿孔 的方法。这样的技术将避免巻材存货的累积,将防止存货变质,将有 助于保持低的生产成本,并将消除对其供货和价格可能变化的板网供 应商的依赖。

发明内容
一个实施例是一种对巻材连续穿孔和形成管材的设备。该设备包 括用于接收巻材和对其进行穿孔的第一和第二切割器台,用于接收穿 孔巻材和对其进行延展的延辗机,和用于接收经延展的穿孔巻材并将 该巻材形成管材的制管机。第一和第二切割器台各自包括用于将巻材 进行穿孔的工具。
另一实施例是一种对巻材连续穿孔和形成管材的设备。该设备包括辊轧成形单元,至少一个用于对成形巻材进行穿孔的切割器台,接 收穿孔巻材并使该巻材伸展的延辗机,用于再成形伸展巻材的带导向 板组件,用于拉动巻材经过该设备的驱动辊台,和用于将伸展巻材形 成管材并将管材切割成所需长度的管材成形机。
另一实施例是一种对巻材连续穿孔和形成管材的设备。该设备包 括用于形成巻材的侧边的辊轧成形单元,用于对成形的巻材穿孔的第 一切割器台,用于对穿孔的巻材再次穿孔的第二切割器台,从第二切 割器台接收穿孔的巻材并使该巻材伸展的延辗机,用于将伸展的巻材 压平的带导向板组件,用于拉动巻材经过该设备的驱动辊台,和用于 将伸展的巻材形成管材并将管材切割成所需长度的管材成形机。
另一实施例是一种用于在单个连续的过程中使用巻材形成管材的 方法。该方法包括提供巻材,在巻材的相反侧边上形成边缘,将第一 组穿孔引入巻材,将第二组穿孔引入第一组穿孔之间的巻材并延展巻 材,和将巻材形成管材。
除了以上所提到的优势之外,本发明还具有以这样一种方式延展 巻材的优势,即在将巻材制成螺旋形缠绕的管材之前,使巻带材料的 边缘保持实心状态。与具有边至边完全延展的带料的管材相比,实心 的边缘使管材成形过程更加容易并使管材本身更加坚固。本发明具有 许多实施例,仅在附图中示出并在以下说明书中讨论了其中几个实施 例。应理解的是附图和说明书的目的是说明性的,而非包括性的,并 且本发明将由以下权利要求及其等价物进行限定。


图1是通过本发明的实施例生产的接缝板网管材产品的前视图; 图2是一个实施例的正视图3是一个实施例中金属板在传送经过成形设备时的俯视图; 图4a、图4b和图4c是金属板在由成形机械加工处理时的外形的 剖视图5是加工处理的第一部分,成形轧辊单元(FRU)的正视图; 图6a、图6b和图7是用于对金属板进行穿孔的旋转模具的视图; 图7a和图7b分别是金属板在两个连续的步骤中进行开缝时的正视图和平面图8是旋转模具在对金属板进行开缝时的正视图9是切割器台从动侧的部分剖视图IO是第一切割器台主动侧的部分剖视图lla和图llb是切割器台和可调整量规的侧视图12a、图12b和图12c是导向板组件的剖视图13是安装在切割器台的轮毂上的可调整链轮的示意图14是延辗机工具的平面图14a是保持钩的正视图14b是另一延辗机的俯视图14c是图14b中的另一延辗机关于Y-Y线的部分剖视图; 图15是延辗机工具的前视图16是用于接收伸展成形的巻材并将其转变成螺旋形管材的机
器;
图17-18示出了形成开缝延展巻材,并直接接收成形的巻材且制造 管材并将管材切割成需要的长度的加工处理过程;
图19示出了将切割管材用于客户应用的过程;
图20示出了由下面所说明的设备生产的一段管材所制成的过滤 器;以及
图21示出了由下面所说明的设备制造的HVAC管道。
具体实施例方式
下面说明用于生产板网的机械设备和生产过程,这种板网可直接 用于生产接缝管材。所需产品在图1中示出。由已经穿孔和延展的金 属板形成穿孔管材11。对金属进行延展的过程优选地包括在金属板上 形成边缘的步骤,使得之后可将边缘连接以形成具有所需长度的连续 筒体。该筒体包括形成圆柱形的板网12a,且金属板的边缘连接成将这 种形状结合在一起的接缝12b。除了形成管材所需宽度之外,形成接缝 的边缘可需要总共大约0.75英寸的宽度(大约19毫米)。
完成此生产过程的机械设备开始于钢或铝巻材,或者其他所需金 属或材料,而结束于如图1中所示的管材,然后优选地将该管材自动切割成需要的长度。完成此生产过程的加工生产线10的一个实施例在
图2中示出。该设备优选地刚性安装在基座10a上。在一个实施例中, 图1中的加工处理设备的长度大约是10英尺长。在其他实施例中,该 生产过程可能需要用于巻材的更长的加工处理长度。该生产过程开始 于巻材14,巻材14优选地从开巻机(未示出)供给,进入成形轧辊单 元(FRU) 13。成形轧辊单元接受平坦的巻材并使用旋转成形模具将 巻材加工处理成需要的外形(断面形状),使得可更容易地将巻材加工 成所需的最终产品。用于在整个生产过程中移动巻材的推动力由驱动 辊15提供。
具有所需外形的巻材14现在进入第一切割器台16a。第一切割器 台包括用于对巻材进行第一次穿孔的旋转模具,该第一次穿孔是最终 将巻材"延展"的过程的一部分。如果需要,该生产过程还可包括在 进入第二切割器台17a之前的第一带导向板组件16b。该导向板组件包 括模具或其他成形机械,用于在巻材进行到下一步骤之前调整或"精
调"巻材的位置。第二切割器台17a包括用于对巻材进行第二次穿孔 的旋转模具。
对巻材进行一次或多次开缝以允许对金属进行水平扩展或延展。 这通过延辗机18实现。延辗机包括模具,其引导经开缝的巻材在传送 经过延辗机时,通过逐渐扩展的水平通道,由延辗机台中的驱动辊拉 动通过。优选有两个切割器台。通常,为了实现开缝的紧密间隔需要 两个切割器台,且最靠近地隔开的开缝在不同的切割器台上。这允许 使用更宽和更坚固的工具。这同样避免了在工具上过于相互靠近地设 置太多的特征,因此使得更容易制造用于切割器台的工具。虽然使用 单个切割器台制造紧密间隔的开缝并非不可能,但使用两个切割器台 比使用一个更容易避免工具上的高度压力,更容易避免巻材上的破缝 和褶皱,并且更容易更经济地制造工具。
在经过一个或多个切割器台和延辗机之后,巻材已被开缝且因为 旋转模具的作用,巻材至少在垂直方向上部分地延展,除了水平伸展 之外,金属还伸展至巻材平面的上方和下方。因此,优选带有驱动辊 的压平台15用于在进一步加工处理之前将巻材压平。如果需要,可使 用另外的带导向板组件19来调整巻材的外形,之后将已开缝和延展的金属供给管材成形头20,在那里巻材将被巻绕形成圆柱形巻材并切割
成适当长度。
为了开始此生产过程,将有必要将巻材手动送入至少一部分生产 线。此外,在生产运行中如果出现阻塞或中断,则将有必要对生产线 进行清理。因此,能够升高带导向板组件的上部将会很有帮助。因此,
应当提供一种升高导向板组件的上部的方法,例如使用手轮16c、 19b 和18b,以使操作者能够升高并移除导向板组件16b、 19a的上部和延 辗机18的上部。
图14示出了可用于在巻材已穿孔后对其进行延展的延辗机带导向 板组件(延辗机组件)100。在巻材己被开缝后,延辗机带导向板组件 100接收巻材(未示出)。驱动辊112拉动巻材经过此生产过程。在本 实施例中,延辗机组件100包括两个上延辗机导向板101a和101b,及 两个下延辗机导向板102a和102b。导向板安装在导向板基座108上, 导向板基座108可固定于延辗机基座109或机器基座10a (图2)。
板103通过适配器/操纵柄104、 105向下推压在上导向板101a、 101b上。为了向下推压该板并因而推压上导向板,设置了大的固定钩 106,见图14a,该钩安装于导向板基座108并可通过槽107滑入和滑 出。钩106呈大的C形夹钳形状,其一侧开放并具有带有内螺纹106b 的上部。螺纹杆111装入钩106的螺纹部106b。设置有手轮113并通 过螺栓114固定于螺纹杆111。为了向下推压板103以便将上导向板部 分固定在适当位置,使用者只需要沿向下方向转动手轮,使螺纹杆lll 与钩106的内螺纹106b发生作用,从而将板103和适配器104、 105 推压在上导向板101a、 101b上。为了升起板103,沿相反的方向转动 手轮以解除板103上的压力。然后可将板103与操纵柄104、 105—起 移除。之后可升起上导向板以对延辗机台进行供料或清理。可调整板 103上的压力以便将适当程度的压力施加于板101a、 101b。板、钩和 手轮也可在导向板组件16b中使用。
金属板在传送经过生产过程时改变形状,如图3中所示。巻材14 离开FRU 13时在一侧23形成凸缘而在另一侧形成沟槽24。然后巻材 14进入第一切割器台16a,并由旋转模具开缝,形成所需的第一系列 开缝或穿孔21。然后巻材进入第二切割器台17a,并进行再次开缝或穿孔,且第二系列穿孔22优选地位于第一系列穿孔21之间。在进行 开缝后,开缝的巻材14b进入延辗机18。模具(未示出)中的槽道引 起金属延展,从而在巻材中形成不断加宽的菱形穿孔25、 26和27。驱 动辊(未示出)位于延辗机18的远侧部,以便更直接地拉动已经延展 的巻材14c通过延辗机。
巻材的宽度、开缝或穿孔的数目和间隔,以及穿孔巻材的延展宽 度决定了板网中开口区域的形状、开口尺寸和百分比。在一个实施例 中,将钣规20至27号的钢巻材首先穿孔六个开缝,从而在巻材的边 缘之间形成7个区域。然后将这七个区域在其中心再次进行穿孔,因 此在巻材的凸缘侧和沟槽侧之间形成13个开缝。
在决定驱动辊能够如何容易地将巻材拉过生产过程中的几个工作 台方面,巻材的形状很重要。巻材的沟槽侧和凸缘侧也很重要,因为 最终将需要使用其形成所需管材或管道的接缝以得到足够的长度。巻 材形状或外形的一种合乎要求的进展在图4a、 4b和4c中示出。如图 4a中所示,巻材的横截面27在其从成形轧辊单元出现时,优选地在凸 缘侧和沟槽侧具有两个直角弯曲,从而形成与巻材27的平面成直角的 长度。沟槽侧弯曲27b优选地还具有如图所示与以直角弯曲的金属形 成角度的额外的长度27c。该角度可为从大约30。到大约60°的任何 合适的角度。长度27a和27c优选地相等使得长度H,与长度&相等。
在进行穿孔之后,如上所述,将巻材伸展随后经过驱动辊进行压 平。在此过程中,再形成如图4b中所示的外形。再形成外形28以使 巻材28具有图4b中所示的形状。凸缘侧28a仍然具有直角弯曲,其 最终将被插入沟槽侧形状28b中。导向辊不再需要较硬的直角弯曲来 拉动金属板经过几个消耗能量的工序。最后,在经过压平台之后,巻 材的外形29被调整为如图4c中所示,使得凸缘恻弯曲29a与沟槽侧 的外部29b大致平行,以在管材成形头20中容易地形成所需管材的接 缝。
现在将对处理过程中的单个元件进行更加详细的说明。如图5中 所示,成形轧辊单元(FRU) 13接收巻材14,巻材优选地洁净无锈。 为了容易进行优选为金属巻材的加工处理,设置了润滑台44。润滑剂 的形式可以是脉冲、雾化润滑油,并可设置在巻材的顶部或底部,或这两个位置上。保留在巻材上的润滑剂的量应当不引起巻材在其驱动
辊中滑动,但应当使得在通过FRU或下游的多个带导向板组件之一将 巻材变形的过程中产生的摩擦力减至最小。FRU 13优选地具有用于形 成图4a中所示巻材外形的一个或多个工作台(成套旋转模具)。FRU 中的模具的结构可根据每套模具所要求的变形量进行设计,或者可以 任何其他合适的方式来决定。FRU 13优选地刚性安装在FRU基板41 上,FRU基板41优选地安装于用于FRU和如图2中所示的其他加工 机械的机器基板42上。
旋转切割或开缝模具示于图6a、图6b和图7中。在每个切割台中 使用一套模具。这些模具用于以所需式样在金属板中设置开缝或切口。 仅需一套开缝模具或其他刀具(例如穿孔刀),但是可以使用多于一套 模具。可使用任何需要的穿孔结构。在一个实施例中,使用两个旋转 模具50在金属板中形成第一组开缝。每个旋转模具50包括六个槽脊 51和五个凹槽52,及中心孔49。槽脊包括离隙或切口 51a,如图8中 所示。当模具50在切割器台中垂直对准时, 一个模具的槽脊与另一模 具的凹槽对齐。这允许对齐的槽脊穿透金属板,并具有最小的侧向变 形。
另一旋转模具45可与旋转模具50 —起使用以形成第二组开缝。 在此情况下,旋转模具45包括七个槽脊46和六个凹槽47。模具45 和50优选地具有相同直径。旋转模具45的槽脊46可包括上述用于旋 转模具50的相同的半圆形离隙。在此实施例中,模具45设计为使得 由模具45和50所产生的开缝或切口位于由模具50先前所形成的开缝 的中心。图7是带有中心孔49和对准孔51的旋转模具50的等轴视图。
图7a和图7b中示出了所需的式样53。图7a示出了在已形成第一 和第二切口之后金属板14的横截面,而图7b示出了横跨金属板网的 宽度形成开缝的俯视图。第二套模具在边行54b中形成开缝且之后每 隔一行形成开缝。第一套模具在第二行55b中形成开缝且之后每隔一 行形成开缝。每一行中的开缝优选地偏移开缝节距的一半,该节距是 从一个开缝的起点到同一行中下一开缝的起点之间的距离。在此情况 下,指定节距为距离J。每一行开缝与每另一行开缝优选地隔开相同的 距离,在图7b中指定为K。板网的外形示于图7a中。如图7b中所示,第一套模具形成行55b, 在形成开缝时被移动的金属的外形在图7a中示作行55a。请注意行55a 的顶点与行55b中每一个开缝的中心相重合。以同样的方法,行54a 的高点与行54b中开缝的中心相重合。优选地开缝过程所引起的金属 的移动,从巻材14的中心沿上下两个方向相等,如图7a中所示,沿 上下两个方向移动的距离均为L/2。实际的移动量由巻材的厚度和所需 的延展量决定。在一个实施例中,对27ga的金属板(0.016英寸厚) 使用了将金属移动至板网平面之上和之下约0.096"的模具。该模具还 形成了隔开大约0.060英寸的13行开缝。
形成这些切口的模具的结构在图8中示出。成套的旋转开缝模具 60包括相同的上模62和下模61。在半圆形离隙64之间的模具的外径 63为将在金属板中形成的切口或开纟逢的形状,如上模62的前侧(实) 线和下模61的后侧(虚)线之间的重叠部分所示。上模和下模的离隙 64每节距或每段重合一次,其中这两个离隙瞬时形成圆形离隙65。这 与图7a和图7b中的开缝之间的间隔相对应。
在每个切割台中可能需要调整或对准,以相对于下模适当地定位 上模。调整机构在图9中示出。通过以螺栓78紧固于从动齿轮75的 锥形拼合衬套76,来提供对齿轮75因而从动(上)辊或轴77的调整。 通过松开上轴77的锥形拼合衬套并转动驱动(下)轴71直至下轴在 TDC (上止点)具有其空腔为止,如图8中所示,来实现调整。然后 旋转上辊以与下部空腔相匹配,直至销可滑入离隙65中为止,如图8 中^f示。然后将锥形拼合衬套锁定就位。
当上侧和下侧切割模具对位时,在槽脊的外表面上的半圆形切口 将在旋转中对准以形成整圆,如图8中所示。为检查这一点,操作者 可轻推机器以检查是否可将止通规插入如以离隙65所示的相匹配的切 口 64中。
通过在生产线的一侧的链传动装置向在开缝和延展过程中使用的 工作台提供动力。因此可使用传动齿轮72将动力提供给下辊或驱动轴 71。通过螺栓73和锁紧垫圈73a将传动齿轮72与驱动轴固定。通过 用于驱动从动轴77的拼合衬套72,传动齿轮72与从动齿轮75啮合。
通过双链轮系统提供用于切割台的动力,该双链轮系统使用与驱动轴71串联安装并使驱动轴71旋转的相同的链轮或齿轮80。 一个链 轮80接收来自于直接从驱动台延伸或者经过一个或多个加工台延伸的 链条的动力。另一链轮80可将动力传递给生产线上更下游的另一加工 台。链轮和链传动装置是优选的,因为如果使用不止一个切割台,则 在保持切割台协调方面定时很重要。这对于保持第一组开缝与第二组 开缝对准很重要。如果定时不重要,则可使用另一种方法,例如可使 用皮带轮和皮带。
确保上模的槽脊不会延伸过低或者下模的槽脊不会延伸过高也很 重要。为了确保这一点,可在模具之间使用切割器限深规。如图lla 和lib中所示,安装在基座10a上的切割器台16a可包括上模组件82 和下模组件83。将切割器限深规或间隔器81放置于上模和下模的外壳 之间,以防止上模轴承箱的调整延伸过低从而引起模具之间不合需要 的干扰。下辊83垂直固定,并仅对上辊82提供模具的垂直调整。将 间隔器81放置于上辊82和下辊83的轴承箱之间。通过手动调整螺纹 杆84和螺母85提供了对上辊82的调整。螺母85安装在切割器台16a 的顶部。图lib是间隔器81的俯视图,示出了间隔器81设有螺栓孔 用以安装在轴承箱82、 83之间。
如上所述,可在图2中所示的生产线中的一个或多个加工台之后 使用导向板组件。导向板和上下导向板的组件不具有活动部件,而是 与挤压模具类似。可将带有足够润滑油的金属板网或巻材拉动通过模 具以对板网的外形进行轻微调整。在图12a中示出了典型的导向板组 件86。该组件包括上导向板87和下导向板88。上导向板87可放置在 下导向板88上,而下导向板88放置在导向板支座89上。导向板87、 88保持巻材外形87a、 88a。
在导向板组件中再形成巻材时,为了使巻材的撕裂或起皱减至最 小,希望在上下导向板之间存有间隙。在导向板边缘处(那里只有未 开缝的巻材运行)的间隙应当足够宽以允许对外形进行调整,但不应 太宽而使开缝所产生的上升和下降的部分不能朝向巻材的平面稍微压 回,而且也不应太宽松而放松对板网的控制。上下导向板之间的间隙 必须至少是金属的厚度加上一些额外的公差。所期望的间隙约等于上 升和下降的金属的厚度加上从大约0.005英寸至大约0.020英寸的附加厚度。
尽管所说明的导向板将对大部分巻材再成形,然而可能需要附加 的步骤以保持巻材外形的凸缘部和沟槽部的有角度的结构。图12b示
出了具有导向板支座93和上、下导向板91、 92的导向板组件90。(图 12b的视图与下面说明的延辗机100中的剖视图类似)。下导向板92 包括附加导向元件94、 95,以在巻材经过导向板组件时,帮助保持巻 材的沟槽部和凸缘部的形状。板网的外形没有实质地发生变化,继续 保持外形台阶91a、 91b、 92a和92b。下导向板92具有附加导向部94、 95。导向部94帮助保持凸缘96中所需的直角弯曲,而导向部95帮助 保持沟槽所需要的外部结构97。通过使用更接近地匹配沟槽外形的导 向器,还可使导向部95形成保持直角弯曲和外部结构的形状。图12c 示出了一种可能的情形"提离",其中如果在导向板组件的设计中没有 提供足够的导向,则巻材的外部边缘可变形。如果弯曲或"提离"十 分严重,则巻材在加工处理过程中可最终失去轨道位置,或者可在导 向板中或下游撕裂或堵塞,引起生产停止并需要清理导向板组件或处 理过程中的其他机器设备。
以如上所述的复杂方式延展金属的处理过程可能需要对第一或第 二切割器台模具之一的角度位置进行调整或精调,以使每个开缝操作 均与另一开缝操作精确对位。实现此目的的一个方法是在切割器台中 的一个或两个(优选仅一个)切割器辊上设置可调节链轮。图13示出 了辊轴的轮毂134,该轮毂具有三个键槽137用于接合链轮130。如果 键槽137由角度D、 E和F分开,则通过为链轮的角度位置选择所需 要的键槽可调整链轮的角度位置。使用穿过链轮槽132的四个螺栓133 将链轮130安装于轮毂134。通过转动靠着链轮驱动唇135的轮毂调节 螺钉136,来调节链轮130相对于轮毂134的角度位置。
当键槽处于相互成120°以外的位置上时,使用者可调节角度位置 以及模具开始和结束切割巻材时的定时。重要的是两个切割器台不在 同一时间对巻材进行切割,因为那可导致在传动系上产生不期望的应 力。在一个实施例中,角度D、 E和F可以是132。 、 114°和114° 。 在其他实施例中,可使用其他角度,例如110° 、 120°和130° 。可 通过所提供的调节螺钉136来完成微调。延辗机组件示于图14和图15中。延辗机与上述导向板组件在某
些方面相似。延辗机100成直线放置在一个或多个开缝器辊组件之后。 在图14中,巻材在第二开缝器组件110之后从左侧进入,并由驱动组 件112拉动至右侧。延辗机可以制造为单个上侧工具和单个下侧工具, 或者可以制造成如图14中所示,具有两个上侧工具101a、 101b和两 个下侧工具102a、102b。导向支撑组件基座115由螺栓固定于基座108, 基座108可由螺栓固定于延辗机基座109,或机器基座10a(图2),以 使延辗机工具牢固地固定于适当位置。
延辗机上侧工具101a、 101b通过适配器或柄104、 105承载板103。 为了调节延辗机工具101a、 101b上的压力,组件包括钩106,如图14a 中所示,钩106通过横向部106a与基座108相连接,以达到机械稳定 性和支撑。钩可移入和移出槽108a。钩106的上部包括内螺纹部106b, 其螺纹与连接于调节手轮113的螺纹杆111的外螺纹相匹配。当使用 者希望调节上侧延辗机工具101a、 101b时,使用者沿需要的方向旋转 手轮。随着手轮和固定的螺纹杆106的转动,板103和工具101a、 101b 上的压力根据手轮旋转的方向而增加或降低。当螺纹杆111上升并且 压力从板103和工具101a、 101b上释放时,可按需要将其去除、移动 或调整。同样应当注意,通过使用钩和板防止上侧延辗机工具在运行 中向上移动。因此,如果来自移动巻材的压力在上侧延辗机工具上施 加向上的力,则钩106和板103可防止向上移动。这有助于保持在巻 材和在工具上的压力,从而确保巻材在从延辗机组件中出现并进入驱 动辊112时具有期望的形状。
图15中示出了延辗机工具的左侧部分的横截面端视图。延辗机组 件基座115可通过插入埋头孔118a、 118b的螺栓固定于基座108。可 使用117a、 117b进行水平调节。通过紧固件117、 119将下模102a固 定于合适的位置,紧固件优选为旋入延辗机组件基座115中的螺纹孔 中的螺栓或杆。下模102a的外形优选地包括附加部分102c和102d, 分别用于引导巻材的凸缘部和沟槽部。在上模和下模的最高部分之间 的间隙116优选为金属外形的厚度,如图7a中所示。
现在转至图14b和14c并继续参照图14,延辗机组件的另一实施 例包括延辗机100a。延辗机100a成直线放置在一个或多个开缝器辊组件之后,与上述延辗机100相似。具体地,如图14中所示,巻材在经
过第二开缝器组件110后进入延辗机100a,并由驱动组件112向右拉 动。延辗机100a包括下导向板,其可形成为单个导向板(未示出), 或一连串的两个下导向板102a、 102b,如图14中所示。下导向板支撑 于导向支撑组件基座115上,基座115由螺栓或类似方法固定于基座 108,而基座108可由螺栓固定于延辗机基座109或机器基座10a以将 延辗机组件相对于机器的剩余部分固定。延辗机100a不需要图14和 图14a中所示的上导向板(工具)101a、 101b,板103,或钩106。因 此,包括延辗机100a的加工生产线10包括较少部件,这减少了加工 生产线10的总成本、重量和复杂性。
延辗机100a包括第一和第二转向板140a、 140b,在巻材14移动 经过延辗机100a时支撑巻材的顶面的一部分。每个转向板140a、 140b 分别通过紧固件146可移除地连接于支撑块142a、 142b。通过多个对 准螺栓144将支撑块142a、 142b与下导向板102a、 102b (或单个下导 向板(未示出))相连接,这些对准螺栓可通过手柄145旋紧或放松。 在其他实施例中,支撑块142a、 142b可与导向支撑组件基座115而不 是下导向板102a、 102b可移除地相连接。
转向板140a、 140b可由青铜或另一种将转向板140a、 140b与平 移的巻材14之间的摩擦力减至最小的材料制成。更具体地,转向板可 由磷青铜或另一种适合的青铜合金制成。在其他实施例中,转向板 140a、 140b可由涂覆有镍或另一种将转向板140a、 140b和巻材14上 的摩擦和磨损减至最小的适合的涂料的钢材制成。在另外的实施例中, 转向板140a、 140b可由带有或没有将转向板140a、 140b和巻材14上 的摩擦和磨损减至最小的涂料的其他材料制成。
转向板140a和140b可基本相互垂直定向,如图14c中所示,或 者在其他实施例中,可以不同方式布置以在巻材14移动经过延辗机 100a时对其进行限制。具体地,第一转向板140a可连接于支撑块142a 的顶面,使得第一转向板140a基本平行于巻材14经过延辗机100a的 移动方向Z (图14b)安装。如图14c中所示,第一转向板140a被设 置成使得第一转向板140a的下表面在凸缘部14a的上面或其附近接触 巻材14。腔150a设置于下导向板102a和第一支撑块之间,以接收凸缘部14a的向下伸展部。第一转向板140a与下导向板102a (102b)隔 开一间隙,该间隙仅稍厚于巻材14的原始厚度,以允许延辗机100a 紧紧地抓牢巻材14的凸缘部14a。
第二转向板140b可基本垂直于巻材14经过延辗机100a的移动方 向Z安装于第二支撑块142b。如图14c中所示,第二转向板140b安装 于第二支撑块142b的向内侧,且第二转向板140b的一部分延伸到巻 材14的中部14d的下面。第二转向板的底部边缘141b定向为容纳在 巻材14的沟槽部14b中的顶点14c内。因此,随着巻材14平移经过 延辗机100a,第二转向板140b的底部边缘141b支撑沟槽部的顶点14c, 以使沟槽部保持在下导向板102a (102b)和第二支撑块142b之间的腔 150b中。
如图14b中所示,下导向板102a(102b)及第一和第二转向板140a、 140b的外形沿着延辗机100a的长度进行延展。因此,随着这种外形的 延展,将巻材14置于水平张力中(由于第一和第二转向板140a、 140b 及下导向板102a (102b)施加于凸缘部14a和沟槽部14b的力),该水 平张力在巻材14沿Z方向移动经过延辗机lOOa时,通过拉伸穿孔25、 26和27(另参照图3)而延展巻材14的宽度。第一和第二转向板140a、 140b及下导向板102a (102b)的外形设计为使巻材14逐渐加宽至管 材或管道成形所使用的宽度,以使施加在巻材14上的应力的量减至最 小,同时也限制了延辗机100a的长度。
一旦金属已经开缝、延展和压平,具有在一侧的合适的凸缘和在 另一侧的沟槽,则可将巻材优选地立即供给用于形成巻边接缝的机器, 通过扭转巻材,将凸缘放置在沟槽中从而形成接缝,并通过向如此形 成的接缝施加巨大的机械压力而形成封口,来形成巻边接缝。优选地 由作用于接缝两侧的内辊和外辊施加该压力。在此也说明了一种接受 穿孔、延展金属并由该金属形成管材或管道的机器的实例。其说明见 于美国专利申请公开号2003/0230127,其已转让给本申请的受让人, 且其全文结合于此以供参考。
经开缝、延展和成形的金属带11a传送进入用于从巻材形成管材 或管道的机器。这样的机器公开于美国专利4,706,481号和4,924,684 号中。包含于这些专利中的管道成形装置的说明及其全文公开内容结合于此以供参考。也可使用其他机器将板网转变成管材,包括但不限
于在美国专利No. 4,706,481; 4,711,110; 5,105,639; 5,193,374; 5,257,521; 5,421,185和5,636,541中所说明的机械设备,所有这些专利全文结合于 此以供参考。
用于接收经开缝和延展的巻材14并将其转变成螺旋管材的机器的 一个实施例在图16中示出。用于形成螺旋管材的管材成形头或机器 200包括成形头241。通过夹杆249、 251和螺栓253将成形头241安 装于成形头基座242。在优选实施例中,成形头基座固定在机器基座 242上。轨道255用于移动切割器的两个切割刀具(未示出),用以将 成形的螺旋管材切割成所需要的长度。 一个刀具理想地安装在悬臂(未 示出)的前端,刀具和悬臂在成形管材的内部。另一刀具安装在悬臂 和成形管材的外部。当管材移动时,悬臂和刀具与管材一起移动以切 割管材。通过这种技术,成形过程不需要停下来对管材进行切割,而 管材现在被自动切割并从成形机械中排出。
成形头241将金属带材14巻曲成圆柱螺旋形,由此带材14的相 对的预成型的边缘啮合在一起。然后啮合的边缘在支撑辊243和压接 辊245之间受到挤压以形成巻边接缝。金属带材被上述驱动辊如上所 述不断地推动,从而不断地产生带有螺旋形巻边接缝的中空的、穿孔 的和延展的圆柱形金属管材。通过常规的液压缸组件247将压接辊245 移入和移出其压接位置。液压缸组件247包括夹持压接辊245的轭257。 轭附接于滑入和滑出缸盖261的活塞杆263上。缸盖261通过螺栓265 连接于缸筒259。液压缸组件247在压接辊245上提供压力以封闭过滤 管上的巻边接缝。然后刀具(未示出)将管材切割成需要的长度。
说明这些处理过程的流程图在图17-18中示出。图17示出了形成 延展巻材和立即使用该巻材形成管材的过程120。巻材从开巻机送入对 优选为金属(钢或铝)巻材进行开缝和延展的机器(121)。成形轧辊 单元或类似的成形机械在巻材的相反侧形成凸缘和沟槽边缘(122), 使得下游的机械设备能够夹住巻材。然后巻材送入一个或多个切割器 台,在该处旋转"刀具"或"凹凸模"旋转工具在金属中形成开缝(123)。 在开缝操作之后,可将巻材再形成或"引导"成后续过程所需要的形 状(124)。如果存在第二次开缝操作,则第二组切口优选地位于第一组切口的中心,使得当巻材在后续步骤中进行延展(125)时将对称。
在进行延展之后,金属可能需要另一再成形或引导步骤126。然后 巻材或板网经过驱动辊(127),驱动辊拉动巻材经过处理过程,并且 当巻材经过时将其压平(128)。然后经成形、开缝和延展的巻材立即 传送到处理过程的下一步骤,将巻材形成管材并将管材切割成所需长 度的机器(129)。因此,巻材经过数个步骤,在其中形成板网,然后 成形的金属立即传送进入管材成形机,其中成形巻材立即形成具有所 需长度的接缝管材。
图18是处理过程的第二部分的流程图,其中将延展巻材形成螺旋 形管材,然后切割成所需长度。将巻材推入或拉入巻材成形机(131), 其中将边缘连接成接缝(132)。使巻材形成螺旋形状(133)并将边缘 锁定且形成边缘封口 (134)。然后摆动刀具或两个刀具将管材切割成 所需长度(135)。更详细的说明可见于美国专利申请公开第 2003-0230127A1号。
一旦将管材切割成适当长度,其可用于多种过滤器,或者甚至用 作噪音过滤器或消音器。如流程图19中所示,己切割成适当长度的管 材,现在可为特定目的进行改装(141),例如用于油、水、空气或噪 音过滤器。可通过围绕管材设置用于安装外壳(142)的周向槽或其他 特征,并在外壳内和中心过滤管周围添加过滤介质,而对管材进行改 造。过滤介质可以是玻璃纤维、棉花或其他用于过滤出期望的不需要 微粒或污染物的适合的介质。通常还设置带有一系列孔口或孔的出口 (143),使得过滤出的油、水或空气能够离开过滤器。因此可从油、 空气或水中去除微粒。另外,通过使用适当的介质以消散声音可减少 空气中的噪音。图20中示出了由根据以上装置和过程的管材制造的过 滤器的实例,例如油类过滤器。过滤器190是由上述装置和过程制造 的一段管材191所制成的。根据图20的过程,通过在管材的内部加工 螺纹195,对管材191进行改造。过滤器190还包括圆柱形外壳192, 该外壳包括带有孔194的端部193,使得过滤出的油或其他流体能够离 开过滤器190。过滤器还可包括位于过滤器内部的过滤介质196,例如 棉花、玻璃纤维或其他过滤介质或媒介。
如上所述,通过上述过程制造的管材可用于HVAC管道以吸收噪音。正如空气或油过滤器可具有两个侧面一样,双壁通风管道系统200
也可具有两个侧面。如图21中所示,双壁通风管道可具有由板网形成 并由巻边接缝202连接的内侧201,和带有螺旋形巻边接缝206的外侧 205,外侧205也是通过螺旋接缝锁定过程形成的,但其在此实例中是 实心的而不是经过延展的。正如空气或油过滤器使用过滤介质一样, 管道系统200也可具有在内侧201和外侧205之间的介质203。介质 203可以是矿物棉或其他期望的吸声材料,并且还可减少流经管道系统 长度的空气的热量损失。矿物棉是指合成玻璃纤维(SVF),公知为岩 棉或矿渣棉,典型地基于非晶态硅酸盐。可使用其他吸声材料或绝热 体,例如预制的或松散的陶瓷绝热体或玻璃纤维毯或其他适合的材料。 管道系统的绝热/吸声部分可包括所有管道系统或仅包括所选部分以根 据需要来减少噪音。
制造管道系统200可以通过使用上述板网和螺旋形巻边接缝过程 首先形成内侧201。然后可将介质203缠绕在内侧201的外部。然后可 将由外侧205制成的覆盖物装配在介质周围。外侧覆盖物205可由带 有接缝206的螺旋形缠绕的管材或管道制成。然而,外侧覆盖物205 也可以是不带有接缝的实体塑料或金属板管材或管道,装配在绝热体 203和内侧201上。外部边缘208可彼此对接、可不密封、或者按需要 进行密封以获得更好的性能。
本领域技术人员将认识到并非过程的所有步骤必须按照文中所说 明的顺序来完成。例如,可以平坦的方式将巻材开缝、延展和再成形, 而无需将边缘形成沟槽和凸缘的形状。例如,凸缘和沟槽可在管材成 形机中成形,亦如美国专利申请公开20030230127号中所述,其已转 让给本发明的受让人,且其全文结合于此以供参考。然而申请人已经 发现优选地应形成沟槽和凸缘部分,以便于上述过程对巻材进行开缝 和穿孔。
如上所述用于在连续的过程中使巻材成形并制造管材的方法具有 许多实施例,上面所说明的只是这些实施例中的几个。例如,将用于 许多操作台的调节机构描述为螺纹杆或螺栓。这些机构中的每一个均 可被认为是用于进行微调的螺旋机构。因此,意图在于将前面的详细 说明看作是说明性的而不是限制性的,并且应理解的是下面的权利要求,包括所有等价物,旨在限定本发明的精神和范围。
权利要求
1. 一种用于对巻材连续穿孔和形成管材的设备,该设备包括 用于接收巻材和对巻材穿孔的第一和第二切割器台,所述第一和第二切割器台各自包括用于对巻材穿孔的工具;用于接收和延展经穿孔的巻材的延辗机;以及 用于接收经延展和穿孔的巻材,并使巻材形成管材的制管机。
2. 根据权利要求1所述的设备,进一步包括用于将巻材对准的带 导向板组件,所述带导向板组件设置于所述设备中所述第一切割器台 或所述第二切割器台之后。
3. 根据权利要求1所述的设备,进一步包括用于在所述第一切割 器台之前将巻材的侧边形成轮廓的辊轧成形单元。
4. 根据权利要求3所述的设备,进一步包括用于在巻材的相反侧 边形成沟槽和凸缘的辊轧成形单元。
5. 根据权利要求1所述的设备,进一步包括设置成接收巻材,且 配置成在巻材的边缘上形成侧边并将带有边缘的巻材供应给第一切割 器台的辊轧成形单元。
6. 根据权利要求1所述的设备,其中所述第一和二切割器台之一 包括用于对巻材穿孔的凸切割器辊和凹切割器辊;支撑所述凸切割 器辊和凹切割器辊的机座框架;以及连接于所述机座框架并保持所述 凸切割器辊和凹切割器辊之间的分离的可调整量规。
7. —种包括由根据权利要求1所述的设备制成的一段管材的过滤器。
8. 根据权利要求1所述的设备,其中所述第二切割器台被安装成 使得由所述第二切割器台在巻材中产生的穿孔位于由所述第一切割器台产生的穿孔之间。
9. 根据权利要求1所述的设备,其中所述第一切割器台或所述第二切割器台进一步包括链轮和轴,所述链轮和工具的一部分安装在所 述轴上,所述链轮适合用于调整所述工具的位置。
10. 根据权利要求1所述的设备,其中在巻材形成管材之前,经 延展和穿孔的巻材的边缘是实心的,在边缘上没有金属的穿孔和延展。
11. 根据权利要求1所述的设备,其中所述延辗机包括第一转向 板、第二转向板和下导向板,其中巻材的第一侧边保持在所述第一转 向板和所述下导向板之间,而巻材的第二相反侧边保持在所述第二转 向板和所述下导向板之间。
12. 根据权利要求ll所述的设备,其中第一和第二导向板的位置 基本相互垂直。
13. 根据权利要求4所述的设备,其中所述延辗机包括第一转向 板、第二转向板和下导向板,其中所述第一转向板和所述下导向板在 所述凸缘附近与巻材接合,并且所述第二转向板和所述下导向板在所 述沟槽附近与巻材接合。
14. 一种用于对巻材连续穿孔和形成管材的设备,该设备包括 用于形成巻材的侧边的辊轧成形单元; 用于对成形的巻材穿孔的第一切割器台; 用于对穿孔的巻材再次穿孔的第二切割器台; 从所述第二切割器台接收穿孔的巻材并使该巻材伸展的延辗机; 用于将伸展的巻材压平的带导向板组件; 用于拉动巻材经过所述设备的驱动辊台;以及用于将伸展的巻材形成管材并将该管材切割成所需长度的管材成 形机。
15. 根据权利要求14所述的设备,其中所述设备进一步包括至少 一个位于所述第一切割器台和所述第二切割器台之间的附加带导向板 组件。
16. 根据权利要求14所述的设备,其中所述设备进一步包括至少 一个润滑台。
17. 根据权利要求14所述的设备,其中所述第一或第二切割器台 包括旋转刀具或成套旋转凸模和旋转凹模。
18. 根据权利要求14所述的设备,其中所述设备进一步包括运转 地连接于所述驱动辊台用于传递动力的链传动装置。
19. 根据权利要求14所述的设备,其中所述第一切割器台或所述 第二切割器台进一步包括用于切割巻材的工具、链轮和下轴,所述链 轮和工具的一部分安装在所述下轴上,所述链轮适合用于调整所述工 具的一部分相对于所述工具的另一部分的位置。
20. 根据权利要求14所述的设备,其中所述切割器台、所述延辗 机台、所述带导向板组件和所述带导向板组件中的至少一个进一步包 括至少一个用于进行调整的手动调节螺钉。
21. —种用于在单个连续的过程中使用巻材形成管材的方法,该 方法包括提供巻材;在巻材的相反侧边上形成边缘; 将第一组穿孔引入巻材;将第二组穿孔引入所述第一组穿孔之间并延展巻材;以及 将巻材形成管材。
22. 根据权利要求21所述的方法,进一步包括将巻材切割成所需 长度,作为所述连续过程的一部分。
23. 根据权利要求21所述的方法,进一步包括将巻材形成切割管 材并加入介质以将所述切割管材形成过滤器。
24. 根据权利要求21所述的方法,进一步包括在引入所述第二组 穿孔之后将巻材压平。
25. 根据权利要求21所述的方法,其中在巻材形成管材之前,巻 材的边缘是实心的,在边缘上没有金属的穿孔和延展。
26. —种包括根据权利要求21所述的方法制成的一段管材的过滤器。
全文摘要
一种用于延展金属和形成管材(图1)的设备(图2)将两种金属成形操作结合于单个过程中。将管材(图1),例如用于过滤器的管材,按照需要进行延展以使空气或液体可穿过管材中形成的“菱形”(25、26、27)。在单个连续的过程中,通过首先对金属开缝(123)和延展(125),然后将其接缝锁定(134)以形成螺旋形管材,而完成延展金属和形成管材。这避免了对销售商以波动价格交付板网的依赖,排除了处理卷材的中间步骤,并排除了延展钢卷在等待形成管材时生锈。使用板网制作的管材可用于空气过滤器,油过滤器,水过滤器,分离器和其他类型的过滤器。双壁HVAC管道系统或消音器也可使用延展材料以减少热传递和噪音。
文档编号B21D13/00GK101312796SQ200680043312
公开日2008年11月26日 申请日期2006年9月8日 优先权日2005年9月20日
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