复合弯曲方法及专用中频弯管机

摘要

本发明公开了一种可同时满足弯曲段在X轴、Y轴及Z轴方向上变形的复合弯曲方法及专用中频弯管机。该方法采用中频弯管机成型弯曲段在XY平面上的曲度时，使该弯曲段同时产生沿Z轴方向的坡度；该中频弯管机包括：a、一个以主轴旋转的转臂，该主轴垂直于XY平面；b、设置于所述转臂上的夹头；c、位于主轴侧部的中频感应加热圈；d、位于该中频感应加热圈前端用于使管坯以平行于XY平面的方向通过中频感应加热圈的导向装置；e、推动管坯运动的驱动装置；f、使所述转臂在转动的同时沿主轴轴向运动的传动结构。本发明所的复合弯曲技术能够一次性的成型弯曲段在X轴、Y轴及Z轴方向上变形，无需再通过模压方式成型，节省了制造成本，缩短了制造周期。

权利要求

1.复合弯曲方法，其特征在于：采用中频弯管机成型弯曲段(1)在XY平面(2)上的曲度时，使该弯曲段(1)同时产生沿Z轴方向的坡度；该中频弯管机包括：a、一个以主轴(11)旋转的转臂(10)，该主轴(11)垂直于XY平面(2)；b、设置于所述转臂(10)上的夹头(9)；

c、位于主轴(11)侧部的中频感应加热圈(8)；d、位于该中频感应加热圈(8)前端用于使管坯(6)以平行于XY平面(2)的方向通过中频感应加热圈(8)的导向装置；e、推动管坯(6)运动的驱动装置；f、使所述转臂(10)在转动的同时沿主轴(11)轴向运动的传动结构。

2.如权利要求1所述的复合弯曲方法，其特征在于：所述转臂(10)与主轴(11)之间通过相互适配的螺旋槽形成当转臂(10)绕主轴(11)旋转时，该转臂(10)在主轴(11)上轴向运动的螺旋传动结构。

3.如权利要求1或2所述的复合弯曲方法，其特征在于：通过控制转臂(10)在转动时沿主轴(11)的轴向运动速度，从而使所述的弯曲段(1)在Z轴方向上的坡度按设计的要求变化。

4.如权利要求3所述的复合弯曲方法，其特征在于：所述主轴(11)上用于与转臂(10)进行螺旋适配的部分为一根可使该弯曲段(1)在Z轴方向上的坡度按设计的要求进行变化的螺杆。

5.用于上述方法的中频弯管机，包括：a、一个以主轴(11)旋转的转臂(10)，该主轴(11)垂直于XY平面(2)；b、设置于所述转臂(10)上的夹头(9)；c、位于主轴(11)侧部的中频感应加热圈(8)；d、位于该中频感应加热圈(8)前端用于使管坯(6)以平行于XY平面(2)的方向通过中频感应加热圈(8)的导向装置；e、推动管坯(6)运动的驱动装置；f、使所述转臂(10)在转动的同时沿主轴(11)轴向运动的传动结构。

6.如权利要求5所述的中频弯管机，其特征在于：所述转臂(10)与主轴(11)之间通过相互适配的螺旋槽形成当转臂(10)绕主轴(11)旋转时，该转臂(10)在主轴(11)上轴向运动的螺旋传动结构。

7.如权利要求6所述的中频弯管机，其特征在于：所述主轴(11)上用于与转臂(10)进行螺旋适配的部分为一根可使该弯曲段(1)在Z轴方向上的坡度按设计的要求进行变化的螺杆。

8.如权利要求5所述的中频弯管机，其特征在于：该中频弯管机还包括：g、一套用于控制转臂(10)在转动时沿主轴(11)的轴向运动速度的控制装置。

说明书

复合弯曲方法及专用中频弯管机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种主要用于第三代AP1000核电站反应堆稳压器波动管的成型方法及专用中频弯管机，本发明的成型技术同样适用于其他高质量弯管的制造。

背景技术

[0002] 我国目前核电的总装机容量还不到1000万千瓦，供电量约为全国总电力的2％。根据国家发改委的发展规划，到2020年，我国核电总装机容量要达到世界上的平均水平，即要占全国电力总装机容量的16％，也就是在未来10年中，我国还要建成约100座百万千瓦级核电站。发展机型就是美国西屋公司新设计的第三代AP1000压水堆核电站。美国到
2015年也要上11座AP1000核电站。

[0003] 美国西屋公司新设计的第三代先进大型AP1000压水堆核电站，是目前世界上二代核电站和二代加核电站的更新换代机型。它的主要优点有使用寿命从以前的40年增加到了60年，单座核电站的装机容量达到125万千瓦。西屋公司AP1000反应堆目前还没有在建机组，我国率先起动这一机型。该机型的稳压器波动管设计为三维空间结构形式，制造难度很大，现在世界上还没有制造出此产品。因此，研究并解决好第三代AP1000稳压器波动管的制造技术，意义十分重大。

[0004] 西屋公司AP1000反应堆稳压器波动管共分成5段分别进行制造，图1为其中第3段的正投影图，图2为图1的左视图。如图1所示，弯曲段1在XY平面2上存在180°的弯曲(即在XY平面2上的曲度为180°)，此外，如图2所示，该弯曲段1在Z轴方向还存在一个高度差H。因此，弯曲段1实际上是在X轴、Y轴及Z轴三个方向上同时存在变形。

[0005] 现有两种方法可用于成型弯曲段1：一种是分两次模压成型，即先通过一套模具模压成型弯曲段1在XY平面2上的曲度，然后通过另一套模具模压成型弯曲段1在Z轴方向的坡度；另一种是将热推制成型与模压成型相结合，即先通过现有的中频弯管机成型弯曲段1在XY平面2上的曲度，然后再模压成型弯曲段1在Z轴方向的坡度。相比于前一种方法，后一种方法可减少一套模具的制作成本，故具有一定的成本优势。即使如此，由于后一种方法仍旧分两次成型，故其制造成本和制造周期仍然偏高。

发明内容

[0006] 本发明旨在提供一种可同时满足弯曲段在X轴、Y轴及Z轴方向上变形的复合弯曲方法。

[0007] 该方法采用中频弯管机成型弯曲段在XY平面上的曲度时，使该弯曲段同时产生沿Z轴方向的坡度；该中频弯管机包括：a、一个以主轴旋转的转臂，该主轴垂直于XY平面；b、设置于所述转臂上的夹头；c、位于主轴侧部的中频感应加热圈；d、位于该中频感应加热圈前端用于使管坯以平行于XY平面的方向通过中频感应加热圈的导向装置；e、推动管坯运动的驱动装置；f、使所述转臂在转动的同时沿主轴轴向运动的传动结构。

[0008] 显然，要使转臂在转动的同时沿主轴轴向运动，可通过多种手段实现，比如：可将主轴安装在一升降机构上并通过轴承将转臂与主轴联接，此时转臂既可以通过轴承相对主轴旋转，又可由升降机构经主轴带动转臂轴向运动。或者，也可以将转臂与主轴刚性联接，再将转臂通过轴承安装到升降机构上，这样既可以通过轴承使主轴连同转臂一起旋转，又可以由升降机构经主轴带动转臂轴向运动。

[0009] 而本发明实现转臂在转动的同时沿主轴轴向运动的优选方式为：使所述转臂与主轴之间通过相互适配的螺旋槽形成当转臂绕主轴旋转时，该转臂在主轴上轴向运动的螺旋传动结构。该方式的优点在于，无需升降机构就能够在转动转臂的同时使转臂自行的轴向运动，既能够保证两种运动间的同步性，也省略了复杂的传动装置。

[0010] 弯曲段在Z轴方向上的坡度可能是固定的，也可能是变化的。如果弯曲段在Z轴方向上的坡度是固定的，则可通过使转臂沿主轴轴向匀速运动来实现。此时，只要将转臂与主轴上相互适配的螺旋槽设计为普通的定螺距螺杆(即螺距、槽宽及槽深一致)，同时推动管坯匀速运动，则转臂在绕主轴匀速旋转的同时，也将沿主轴轴向匀速运动。倘若弯曲段在Z轴方向上的坡度是变化的，则可将所述主轴上用于与转臂进行螺旋适配的部分设计为一根可使该弯曲段在Z轴方向上的坡度按设计的要求进行变化的螺杆，从而控制转臂在转动时沿主轴的轴向运动瞬时速度。

[0011] 比如，当弯曲段是由前一段在Z轴方向上的坡度为零的圆弧和后一段在Z轴方向上具有固定坡度的圆弧构成时，可将在弯曲前一段圆弧时主轴上相对应的螺旋槽设计成一段仅在水平方向上绕主轴延伸的形式，而将弯曲后一段圆弧时主轴上相对应的螺旋槽设计成普通的螺旋形式，从而实现当弯曲前一段圆弧时转臂仅做纯转动，而刚好至开始弯曲后一段圆弧的起始点时，转臂又开始在转动的同时时沿主轴的轴向运动。显然，根据弯曲段在Z轴方向上的坡度变化，螺杆上的螺旋槽形式可以进行相应设计。

[0012] 当然，要实现对转臂轴向运动速度的控制，并非只能采取将主轴设计成螺杆的一种方式。还有其他可行方式，比如，在通过升降机构经主轴带动转臂轴向运动的情况下，可设置一套专门的控制装置来控制升降机构的运动速度，实现变速升降。

[0013] 本发明还提供了一种用于上述方法的中频弯管机，该中频弯管机包括：a、一个以主轴旋转的转臂，该主轴垂直于XY平面；b、设置于所述转臂上的夹头；c、位于主轴侧部的中频感应加热圈；d、位于该中频感应加热圈前端用于使管坯以平行于XY平面的方向通过中频感应加热圈的导向装置；e、推动管坯运动的驱动装置；f、使所述转臂在转动的同时沿主轴轴向运动的传动结构。

[0014] 该中频弯管机优选以下方式实现转臂在转动的同时沿主轴轴向运动：所述转臂与主轴之间通过相互适配的螺旋槽形成当转臂绕主轴旋转时，该转臂在主轴上轴向运动的螺旋传动结构。倘若弯曲段在Z轴方向上的坡度是变化的，则所述主轴上用于与转臂进行螺旋适配的部分为一根可使该弯曲段在Z轴方向上的坡度按设计的要求进行变化的螺杆。

[0015] 该中频弯管机还可包括：g、用于控制转臂在转动时沿主轴的轴向运动速度的控制装置。

[0016] 本发明的有益效果是：本发明所提供的复合弯曲技术能够一次性的成型弯曲段在X轴、Y轴及Z轴方向上变形，无需再通过模压方式成型，节省了制造成本，缩短了制造周期，有效的解决了第三代AP1000稳压器波动管的制造难题。

附图说明

[0017] 图1为西屋公司AP1000反应堆稳压器波动管第3段的正投影图。

[0018] 图2为图1的左视图。

[0019] 图3为本发明中频弯管机的使用状态示意图。

[0020] 图4为图3中A-A向剖视图。

[0021] 图中标记为：弯曲段1、XY平面2、YZ平面3、XZ平面4、推板5、管坯6、导向辊7、中频感应加热圈8、夹头9、转臂10、主轴11、前进方向12、下降方向13、底座14。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。

[0023] 如图1、图2和图3所示，驱动装置中的推板5推动管坯6沿前进方向12(位于XY平面2上)运动，管坯6通过位于中频感应加热圈8前端的导向辊7后再经中频感应加热圈8加热，加热后的管坯6的运动方向受到夹头9的限制，从而带动转臂10绕主轴11旋转，逐渐形成弯曲段1在XY平面2上的曲度；与此同时，转臂10还沿着与XY平面2垂直的下降方向13(Z轴方向)运动，从而使弯曲段1产生沿Z轴方向的坡度，使成型后的弯曲段1具有如图2所示的倾斜量H。显然，转臂10在下降方向13上的行程即等于图2中所示的倾斜量H。

[0024] 实施例1

[0025] 如图4所示，所述转臂10与主轴11之间通过相互适配的螺旋槽形成当转臂10绕主轴11旋转时，该转臂10在主轴11上轴向运动的螺旋传动结构。因此，该实施例无需升降机构就能够在转动转臂10的同时使转臂10自行下降，既能够保证两种运动间的同步性，也省略了复杂的传动装置。假设图4所示的状态为转臂10旋转时的初始状态，由于弯曲段1在XY平面2上的曲度为180°，因此图4中标示出的距离H等于图2中所示的倾斜量H。

[0026] 实施例2

[0027] 所述主轴11安装在一升降机构上并通过轴承将转臂10与主轴11联接，此时转臂10既可以通过轴承相对主轴11旋转，又可由升降机构经主轴11带动转臂沿Z轴方向运动。
当推板5开始动作后，升降机构经触发而驱动转臂10下降，其下降的速度由一控制装置进行控制。

[0028] 实施例3

[0029] 若弯曲段1是由前一段在Z轴方向上的坡度为零的圆弧和后一段在Z轴方向上具有2.5°固定坡度的圆弧构成时，则将在弯曲前一段圆弧时主轴上相对应的螺旋槽设计成一段仅在水平方向上绕主轴延伸的形式，而将弯曲后一段圆弧时主轴上相对应的螺旋槽设计成普通的螺旋形式，从而实现当弯曲前一段圆弧时转臂10仅做纯转动，而当转臂10刚好旋转至开始弯曲后一段圆弧的起始点时，转臂10又开始在转动的同时时沿主轴的轴向运动。因此，主轴11上用于与转臂10进行螺旋适配的部分设计成了一根可使该弯曲段1在Z轴方向上的坡度按设计的要求进行变化的螺杆。

[0030] 实施例4

[0031] 若弯曲段1在Z轴方向上的坡度是变化的，则在实施例2的基础上，由控制装置对转臂10的瞬时下降速率进行调节，从而通过控制转臂10在转动时沿主轴11的轴向运动速度使所述的弯曲段1在Z轴方向上的坡度按设计的要求变化。