[0001] 本发明涉及一种管材的制备设备，尤其是一种螺旋梅花管的制备装置。

[0002] 异形管应用于核电领域换热设备中，管材采用异形断面，螺旋延伸的结构，相交于普通应用的圆管，在同等的空间体积下，其组件的换热面积大大增加，螺旋结构使得热能传递过程更加稳定，加上极薄壁厚特性，使导热效果得到提升，换热效率更高。根据设计要求，异形管的两端进行缩口，中间为梅花形且带有螺旋，其钢管为精制管，结合了外径小、壁厚薄的特点，由于其特殊的形态和特点，对制造过程有了更高的要求，其成形阶段要实现由直管过渡至梅花形，梅花形管同时实现螺旋，再由梅花形管过渡至直管，最后对管子两端进行缩口。在完成上述成形过程的同时还需保证成形管材的尺寸精度和表面质量。

[0003] 如图9至图11所示，螺旋梅花管包括两端的缩口段13、位于缩口段13一侧的过渡段12和位于两个过渡段12之间的螺旋形的梅花管段11，过渡段12具有一定的长度，并且过渡段12也螺旋设置。

[0004] 现有的一种方法：其中梅花形管的成形可使用冷拔机，使用特殊形状的外模，冷拔成形。同时安装外模装置增设旋转驱动机构可实现螺旋成形。但圆管至梅花形管，梅花形管至圆管的过渡段无法冷拔实现。

[0005] 另一种方法采用十字冲压设备制作相应形状的压块可以实现梅花形管的成形。但其无法实现管子螺旋成形。

[0018] 现结合附图对本发明作进一步说明。

[0019] 如图1至图8所示，一种螺旋梅花管的制备装置，包括成型装置2、过渡装置3、拉拔装置4和旋转装置5，旋转装置5安装在拉拔装置4上，拉拔装置4与成型装置2相对设置，过渡装置3安装在成型装置2上，成型装置2用于将圆管辊压出梅花管段11；过渡装置3用于驱动成型装置2形成从圆管过渡到梅花管段11的过渡段12；拉拔装置4和旋转装置5用于螺旋梅花管段的形成。

[0020] 成型装置2可以得到梅花形的管材，而过渡装置3能够驱动成型装置2前后移动，进而完成过渡段12的加工，使成型装置2能够完成梅花管段11和过渡段12的加工，整体结构简单、成本低廉，并且控制简单，加工稳定可靠。

[0021] 成型装置2包括成型架21、滑轨22、保持架23和压辊24。成型架21与拉拔装置4相对设置，滑轨22固定安装在成型架21的内部，滑轨22环形阵列设有四个，滑轨22上设有成型轨道223以及位于成型轨道223两侧的第一过渡轨道221和第二过渡轨道222，成型轨道223设置在滑轨22的中心处，成型轨道223水平设置，第一过渡轨道221和第二过渡轨道222倾斜设置，第一过渡轨道221和第二过渡轨道222均与成型轨道223圆弧过渡连接，便于形成连续的弧形的过渡段12。滑轨22上还设有滑动槽224，滑动槽224使滑轨22成U形。保持架23滑动安装在成型架21的内部，保持架23上设有相互相通的升降孔232和转动孔231，升降孔232与转动孔231成十字形，并且均环形阵列设有四个，升降孔232和转动孔231均与滑轨22相对设置，并且滑动槽224与转动孔231相对设置；压辊24的两侧对称设有辊轴241，压辊24活动插在转动孔231和滑动槽224内，辊轴241活动插在升降孔232内，辊轴241能够沿升降孔232升降，升降孔232使压辊24只能沿竖直方向升降。成型轨道223、第一过渡轨道221和第二过渡轨道222还与辊轴241相对设置，并且活动抵在辊轴241上，以调节压辊24与圆管之间的间距，使圆管形成过渡段12和梅花管段11。

[0022] 为了减小辊轴241与升降孔232之间的摩擦力，提高压辊24的使用寿命，辊轴241上安装在升降轴承25，升降轴承25活动插在升降孔232内，升降轴承25能够使升降时的滑动摩擦变成滚动摩擦，同时也避免辊轴241转动时的摩擦力。

[0023] 为了提高保持架23移动的可靠性和稳定性，成型装置2还包括导向组件26，导向组件26设于成型架21上，且与保持架23连接。导向组件26包括导向座263、导向直线导轨262和导向滑块261，导向座263固定在成型架21的内部，并且环形阵列设有四个，导向滑块261固定在导向座263上，导向滑块261滑动安装在导向直线导轨262上，导向直线导轨262固定在导向座263上，且沿保持架23的滑动方向设置，导向直线导轨262还与保持架23连接。四个导向组件26使保持架23受力均匀。

[0024] 为了使管道的外圆面圆滑，压辊24上对称设有圆弧形的成型槽242，相邻的两个成型槽242使圆管挤压成梅花形。

[0025] 过渡装置3包括移动轴31、驱动套32和驱动组件35，移动轴31的一端通过法兰与保持架23的一端连接，移动轴31的中心设有拉拔通孔311，拉拔通孔311的直径大于圆管的直径。移动轴31的外圆面设有驱动外螺纹312。驱动套32转动安装成型架21上，为了方便驱动套32的安装，驱动套32通过轴承与驱动架34连接，驱动架34安装在成型架21的一端。驱动套32活动套设在移动轴31上，驱动套32的内部设有与驱动外螺纹312相匹配的驱动内螺纹；驱动组件35与驱动套32连接，用于带动驱动套32转动，驱动套32带动移动轴31沿轴线前后移动，使升降轴承25在成型轨道223、第一过渡轨道221和第二过渡轨道222上移动，进而调整压辊24与圆管之间的距离，使圆管形成过渡段12和梅花管段11。当升降轴承25抵在成型轨道223上时，可以得到梅花管段11，当升降轴承25在成型轨道223两侧的第一过渡轨道221和第二过渡轨道222上移动时，能够形成过渡段12。

[0026] 驱动组件35包括驱动电机351、驱动主动带轮352、驱动从动带轮353和驱动皮带，驱动电机351固定在成型架21的一端，驱动主动带轮352设于驱动电机351上；驱动从动带轮353设于驱动套32上；驱动皮带套设于驱动主动带轮352和驱动从动带轮353上。驱动电机
351带动驱动套32转动，驱动套32带动移动轴31沿轴向移动，移动轴31带动保持架23前后移动，使成型轨道223和过渡轨道通过升降轴承25带动压辊24上下移动。

[0027] 导向组件26还能保证压辊24和保持架23平移的稳定性，确保异形管成形时所形成的梅花形截面的对称性。

[0028] 拉拔装置4包括拉拔固定座、拉拔移动座42、拉拔螺母43、拉拔丝杆44和拉拔电机45；拉拔移动座42通过直线导轨副滑动安装在拉拔固定座上；拉拔螺母43固定在拉拔移动座42的底部，并且与拉拔丝杆44连接，拉拔丝杆44通过轴承座转动安装在拉拔固定座上，拉拔丝杆44的一端通过联轴器与拉拔电机45，拉拔电机45固定在拉拔固定座的一端。

[0029] 旋转装置5包括旋转轴51、三爪卡盘52和转动组件53，旋转轴51通过轴承转动安装在拉拔移动座42上，旋转轴51的一端与三爪卡盘52连接，三爪卡盘52与移动轴31同轴线，三爪卡盘52用于夹紧圆管；转动组件53安装在拉拔移动座42上，转动组件53还与旋转轴51连接。转动组件53包括转动电机531、转动主动带轮532、转动从动带轮533和转动皮带，转动电机531固定在拉拔移动座42的顶部，并且与转动主动带轮532连接。转动从动带轮533安装在旋转轴51的另一端；转动皮带套设于转动主动带轮532和转动从动带轮533上。

[0030] 旋转装置5带动成型后的梅花管旋转，得到螺旋形的梅花管。拉拔装置4能够控制螺距。

[0031] 工作原理：圆管依次穿过移动轴31、压辊24，然后圆管的端部夹紧在三爪卡盘52上。

[0032] 如图2所示，初始状态时压辊24都处于成型轨道223左侧的第二过渡轨道222的最低处，对称的两个压辊24的距离大于等于管材的外径。

[0033] 转动电机531通过三爪卡盘52带动圆管慢速旋转，驱动电机351通过驱动套32和移动轴31带动保持架23向左侧移动，压辊24从第二过渡轨道222滚动至成型轨道223上，对称的两个压辊24之间的间距逐渐减小，完成由圆管过渡为梅花形管的过渡段12，此时四个压辊24组合在一起形成所需的梅花形。

[0034] 当驱动电机351停止时，保持成型轨道223抵在升降轴承25上，拉拔电机45启动，拉拔电机45通过拉拔丝杆44和拉拔螺母43带动拉拔移动座42移动，拉拔移动座42带动三爪卡盘52移动，进入管材中间段的梅花螺旋的成形。

[0035] 三爪卡盘52拉着圆管向右移动，当拉拔到设定长度后，拉拔电机45停止，圆管保持轴向位置不变，然后驱动电机351通过驱动套32和移动轴31带动保持架23向左侧移动，压辊24从成型轨道223滚动至第一过渡轨道221的最低处，对称的两个压辊24之间的间距逐渐增大；然后驱动电机351和转动电机531停止，完成了管材由梅花形管过渡为圆管的过渡段12。

[0036] 将成形完成的螺旋梅花管取下，确认缩口13的位置，使用自动锥度缩管机进行缩口13，锥面过渡。根据要求进行总长进行定尺，管子两端多余长度切除，再进行表面目视及尺寸检查、清洁/清洁度检查，最后包装。

[0037] 过渡段12的成形变化自然，中间段的长度精准定位，螺旋的螺距要求由圆管的转动速度和移动速度控制。

[0038] 螺旋梅花管的外径小、壁厚薄、成形形态特殊，螺旋梅花管的制备装置能够实现高效生产，并且调整灵活，能有效保证外径壁厚尺寸、直线度、变形段的尺寸精度以及表面质量。

[0039] 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。