[发明专利]双动弹力胀管器及用于液动弹力胀管器的油压装置

说明书

本发明涉及金属管子与管板胀接加工的胀管装置，特别涉及以高分子材料弹性体为胀管媒体的胀管装置。

换热器是一种用途极广的化工设备，管式换热器的损坏大都发生于管子与管板的联接处，提高其联接质量可直接提高换热器的可靠性和使用寿命。在目前的制造业中，普遍采用机械滚胀装置进行胀接，其缺点是胀接力不均匀，局部的高应力造成应力腐蚀裂纹、存在油污等。近年来，一种采用高分子弹性材料为胀管媒体的弹力胀管装置的研究取得了很有成效的进展，如专利CN872    05452、JK53-144453和JK54-8155等，由于能获得较高的胀接质量，在制造业中已开始有小规模的应用。

这种已有的胀管装置主要由一个胀头组件及其动力机构组成，胀头组件包括中心杆、一对密封圈、一段管状高分子材料弹性体和一个外径大于被加工管子直径的支撑环。前密封圈、管状弹性体、后密封圈、支撑环依次串装于中心杆的前端部位，中心杆的顶端有一紧固件，后端与动力机构中的一个作往返运动的构件联接。动力机构较多地采用油缸。

进行胀接作业时，先将胀头组件伸入管子至与管板的联接部位，支撑环紧贴被加工管子的端面或管板外表面，当动力机构将中心杆向后拉动时，顶端的紧固件迫使前密封圈向后移动，并挤压弹性体，由于后密封圈受支撑环的顶压，弹性体便产生径向的扩胀形变，从而扩胀管壁，使其被管板胀紧。胀接完成后中心杆复位，弹性体则依靠自身的弹力复元。

由于施胀时支撑环依靠管子的端面或管板支撑定位，弹性体后端仅仅受到静止的顶压，移动挤压弹性体的只是前密封圈，因此弹性体被挤压后所产生形变从前至后呈逐步递减的趋势，所产生的径向扩胀同样也呈逐步递减。特别在施胀的后期，弹性体因发生较大的径向形变而与管子内壁产生极大的磨擦力，形变将完全集中于弹性体的前端。由此便产生了两个不良后果，其一是在胀接的长度范围内胀紧力前后有差异，造成胀接后总的拉拔力降低，胀接质量不均匀；二是由于弹性体总的形变量相对集中于前端，造成弹性体因反复形变其复元能力的降低或是疲劳损坏的程序前后差异很大，最终导致弹性体的整体使用寿命大大减少。

当动力机构采用油缸时，需由一油压系统提供压力源。在现有技术中，油压系统有采用单一的高压手动泵（如CN87205452），其缺点是劳动强度大，作业不连续，无法适应大规模大批量的制造作业。也有采用如附图4所示的油压装置，图中15是一个定量泵，16是泵的传动电机，17是一个安全溢流阀，18是电磁换向阀，19是弹力胀管器的动力机构-油缸，20是油箱。这种油压装置比起单一的高压手动泵来要理想得多，它使得弹力胀管器操作更加方便，并能实现连续的加工作业。但由于它与单一的油泵一样，其机械特性都是呈“刚性”的，即不论在空行程或在施胀过程中，活塞的运动速度将始终不变，直至施胀结束而停止。这种“刚性”的机械特性也导致胀管器的高分子材料弹性体及其密封元件的使用寿命变短，并使泵、电机以及油路系统发热严重，从而使得胀管装置仍然不能适应大批量大规模的加工作业。

上述原因限制了这种弹力胀管装置在工业上大规模的推广应用。

本发明的目的是提供一种改进的弹力胀管装置，它在施胀时，弹性体的形变分布均匀。胀接后在胀接长度范围内胀紧力前后一致，拉拔力和胀接质量明显提高，弹性体的使用寿命也可成倍增加。

本发明的另一目的是提供一种具有“软”机械特性的油压装置，它与液动弹力胀管装置配套使用能为其提供理想的压力源，可大大提高高分子材料弹性体及其密封元件的使用寿命。

根据以上对已有的弹力胀管装置所存在问题的分析，可见如何使胀头组件中弹性体的两端在施胀时同时受到方向相反的移动挤压，以尽量使得弹性体的径向形变均匀分布，这是解决问题的关键所在。

为此，本发明在已有的弹力胀管装置的基础上，对胀管装置的胀头组件作了以下改进。即在中心杆上位于后密封圈后设置了一个撑管，撑管的外径等于或略小于后密封垫片的外径。动力机构具备两个作反向同速往返运动的构件，中心杆和撑管的后端分别与动力机构中的两个作反向运动的构件联接。撑管外还可套有一压簧，压簧的后端支撑于动力机构中与撑管联接的构件上，前端支撑于或通过刚性构件支撑于被加工管子的端面或管板外表面。压簧用于施胀时使得与撑管联接的构件始终不与管子端面或管板呈刚性接触，从而保证撑管能始终自由地撑顶后密封圈。

上述动力机构可以是一油缸，油缸的活塞与所述的中心杆联接，缸体与所述的撑管联接。也可以为一用螺旋付传动的动力机构，其中丝杆与所述的中心杆联接，螺母与所述的撑管联接。