本實用新型涉及實驗教學(xué)設(shè)備，具體涉及一種換熱器拆裝綜合實驗臺。

背景技術(shù)：

目前，各大高校以及社會在學(xué)生實踐能力上要求：各專業(yè)學(xué)生在學(xué)好既定專業(yè)課知識的同時，應(yīng)聯(lián)系本專業(yè)在社會生產(chǎn)中的發(fā)展規(guī)律和生產(chǎn)實際情況，注重專業(yè)動手能力的培養(yǎng)與綜合素質(zhì)的提高。如今，換熱器在化工、輕工、冶金、食品、制藥、化纖等工業(yè)中的應(yīng)用非常普遍；隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的運(yùn)用，使得工業(yè)中機(jī)械化和自動化程度有了進(jìn)一步提高；無損檢測技術(shù)也日益受到各個工業(yè)領(lǐng)域和科研技術(shù)部門的重視，在產(chǎn)品質(zhì)量控制中得到普遍的認(rèn)同，對設(shè)備在運(yùn)行中的檢查維護(hù)也起到舉足輕重的作用。機(jī)械相關(guān)專業(yè)學(xué)生課程中有很大篇幅講述換熱器相關(guān)知識，無損檢測課程中也會安排一部分實驗教學(xué)。然而現(xiàn)有的大部分換熱器裝置為以工業(yè)用為目的而設(shè)計生產(chǎn)，或尺寸較大、不適合實驗室放置，或結(jié)構(gòu)固定、無法直接觀察基本組件；現(xiàn)進(jìn)行的多種無損檢測實驗多以某一零部件開展，學(xué)生無法直接思考聯(lián)系到機(jī)械的檢查以及工業(yè)運(yùn)用，同時，無損檢測過程中，會涉及射線等檢測方式，若長時間近距離的接觸，會對實驗人員身體健康產(chǎn)生危害；運(yùn)用自動化程度較高的機(jī)械手拆裝零部件，讓學(xué)生深入認(rèn)識了解自動化在工業(yè)中運(yùn)用的同時減小實驗強(qiáng)度，對教學(xué)活動的順利開展，學(xué)生動手、理解學(xué)習(xí)以及適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展，日后盡快適應(yīng)工作環(huán)境產(chǎn)生有益的幫助。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型提出一種針對教學(xué)實驗，利用機(jī)械手實驗臺自動化拆裝管式換熱器，更換不同的管套，對比換熱效果，滿足對管式換熱器結(jié)構(gòu)及其零部件充分認(rèn)識學(xué)習(xí)，同時能夠開展無損檢測實驗的換熱器拆裝綜合實驗臺。

為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為：包括用于放置管式換熱器的檢測放置臺，檢測放置臺上設(shè)置有機(jī)械手臂，以及支撐機(jī)械手臂分別在X、Y、Z軸方向運(yùn)動的X軸軌道支架、Y軸軌道支架和Z軸軌道支架；所述管式換熱器包括筒體，筒體的兩端均設(shè)置有封頭，封頭上設(shè)有換熱液體出入口，筒體上設(shè)置有拉桿，筒體內(nèi)設(shè)置有若干個換熱管，封頭與若干換熱管連通構(gòu)成第一路換熱通道；所述筒體的側(cè)壁上開設(shè)有兩個接管及接管法蘭，接管及接管法蘭上設(shè)有換熱液體出入口，筒體內(nèi)設(shè)置有若干折流板，折流板與筒體內(nèi)壁間設(shè)有通道，相鄰折流板與筒體內(nèi)壁間的通道連通，接管及接管法蘭與該通道連通構(gòu)成第二路換熱通道。

所述換熱管沿筒體軸線相互平行等距設(shè)置。

所述接管及接管法蘭設(shè)置在筒體的對角位置側(cè)壁上。

所述折流板沿垂直筒體軸線方向相互平行等距設(shè)置。

所述封頭通過管板與換熱管連接，管板上開設(shè)有若干個通孔，每個通孔與一個換熱管連接。

所述管板上的通孔呈矩形排列或環(huán)形排列。

所述通孔的截面呈圓形、五邊形或八邊形。

所述管板與封頭間設(shè)置有墊片，且封頭與筒體通過法蘭連接。

所述檢測放置臺上設(shè)置有兩個機(jī)械手臂，機(jī)械手臂連接有電源、控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)采用ST公司的STM8單片機(jī)，并通過串口UART與外部顯示設(shè)備進(jìn)行通訊；所述驅(qū)動系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手臂。

所述筒體和封頭的外側(cè)壁上設(shè)有用于進(jìn)行無損檢測教學(xué)實驗的焊接焊縫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過檢測放置臺放置管式換熱器，利用機(jī)械手臂對管式換熱器進(jìn)行機(jī)械化拆裝操作，利用X軸軌道支架、Y軸軌道支架和Z軸軌道支架能夠使機(jī)械手臂在X、Y、Z軸自由運(yùn)動，同時實現(xiàn)升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等動作，使機(jī)械手臂的運(yùn)動工作區(qū)域覆蓋整個檢測放置臺，實驗時對管式換熱器進(jìn)行零部件的更換實現(xiàn)不同換熱效果的實驗，同時機(jī)械手臂亦能夠用于夾持機(jī)械運(yùn)送零部件進(jìn)行無損檢測，本實用新型在實驗室中就能夠滿足學(xué)生對換熱器認(rèn)識的需求，節(jié)省外出參觀教學(xué)經(jīng)費(fèi)，節(jié)約外出參觀時間，換熱器各零部件齊全并可拆卸組裝，利于學(xué)生深入了解其結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，除此之外機(jī)械手實驗臺配套實現(xiàn)整個過程的自動化，并可輔助用于無損檢測實驗，即安全又方便了各檢測方法的實施。

進(jìn)一步，本實用新型的管式換熱器配備有多套不同分布形式及大小的換熱管與管板的套裝，能夠自行選擇對比不同套裝換熱效果，對比分析換熱管性能，探索工作原理。

進(jìn)一步，管式換熱器的零部件中設(shè)置了各種焊接焊縫，能夠同時用于無損檢測實驗的開展，利于教學(xué)中各種不同的檢測方式發(fā)揮利用。

附圖說明

圖1為本實用新型管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、3、4、5為本實用新型管板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-封頭；2-螺栓螺母；3-墊片；4-管板；5-接管及接管法蘭；6-筒體；7-折流板；8-換熱管；9-拉桿；10-Z軸軌道支架；11-X軸軌道支架；12-Y軸軌道支架；13-機(jī)械手臂；14-管式換熱器；15-檢測放置臺。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖對本實用新型作進(jìn)一步的解釋說明。

參見圖1，本實用新型的管式換熱器14包括筒體6，筒體6的兩端均設(shè)置有封頭1，筒體6和封頭1的外側(cè)壁上設(shè)有用于進(jìn)行無損檢測教學(xué)實驗的焊接焊縫，封頭1上設(shè)有換熱液體出入口，筒體6上設(shè)置有拉桿9，筒體6內(nèi)沿筒體軸線相互平行等距設(shè)置有若干個換熱管8，封頭1通過管板4與換熱管8連接，管板4與封頭1間設(shè)置有墊片3，且封頭1與筒體6通過法蘭連接，參見圖2～圖5，管板4上開設(shè)有若干個通孔，管板4上的通孔呈矩形排列或環(huán)形排列，通孔的截面呈圓形、五邊形或八邊形，每個通孔與一個換熱管8連接，封頭1與若干換熱管8連通構(gòu)成第一路換熱通道；筒體6的對角位置側(cè)壁上開設(shè)有兩個接管及接管法蘭5，接管及接管法蘭5上設(shè)有換熱液體出入口，筒體6內(nèi)沿垂直筒體軸線方向相互平行等距設(shè)置有若干折流板7，折流板7與筒體6內(nèi)壁間設(shè)有通道，相鄰折流板7與筒體6內(nèi)壁間的通道連通，接管及接管法蘭5與該通道連通構(gòu)成第二路換熱通道。

參見圖6，本實用新型的實驗臺包括用于放置管式換熱器14的檢測放置臺15，檢測放置臺15上設(shè)置有兩個機(jī)械手臂13，以及支撐機(jī)械手臂13分別在X、Y、Z軸方向運(yùn)動的X軸軌道支架11、Y軸軌道支架12和Z軸軌道支架10，機(jī)械手臂13連接有電源、控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用ST公司的STM8單片機(jī)，并通過串口UART與外部顯示設(shè)備進(jìn)行通訊；驅(qū)動系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手臂13。

封頭1通過鑄造與焊接成形，與筒體相連接管法蘭有十二個孔，通過螺栓螺母2與筒體6連接，二者之間是墊片3，確保密封，管板4安裝在筒體6中，筒體6的上接管上為法蘭，方便連接安裝，同時也是換熱液體的出入口，筒體6內(nèi)部為換熱管8、折流板7和拉桿9。換熱器工作時，一種液體從一端封頭進(jìn)入，另一端封頭出；另一種換熱液體從筒體6左下的接管進(jìn)入，從右上的接管流出。

管式換熱器14的所有組件均可完全拆卸組裝，同時，本實驗臺配備有4套可替換的管板和對應(yīng)的換熱管，如圖所示。圖2、圖3兩種管板對應(yīng)兩種不同的換熱管分布方式，同為32個管孔，分布方式不同，換熱效果不同；圖3、圖4、圖5三種管板中管孔分布方式相同，卻對應(yīng)三種不同的管道，圖3為圓孔，圖4為八邊形，圖5為五邊形；學(xué)生實驗時，可根據(jù)實際情況拆換不同的管板和換熱管，對比分析換熱管性能探索工作原理。

管式換熱器的筒體6、封頭1上有大量焊接焊縫，設(shè)備形狀簡單，表面有一定光潔度，適合做射線檢測(RT)、超聲波檢測(UT)、磁粉檢測(MT)、滲透檢測(PT)、等無損檢測教學(xué)實驗。

如圖6所示為機(jī)械手實驗臺示意圖，其電氣系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)。電源系統(tǒng)為系統(tǒng)提供和轉(zhuǎn)換各種所需的電壓和電流，控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的大腦，為各個運(yùn)行動作發(fā)出指令，為各個信號采集做出反應(yīng)，運(yùn)用ST公司的STM8單片機(jī)作為系統(tǒng)主CPU，通過串口UART與外部顯示設(shè)備進(jìn)行通訊；驅(qū)動系統(tǒng)主要用來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)和2個機(jī)械手臂13，將管式換熱器放置在檢測零件放置臺15上，2個機(jī)械手臂13通過Z軸軌道支架10，X軸軌道支架11，Y軸軌道支架12調(diào)整位置，機(jī)械手工作區(qū)域可以覆蓋整個放置臺，實驗過程中，將圖1所示管式換熱器整體放置在放置臺15上，利用2個機(jī)械手臂13可同時工作，實現(xiàn)自動化拆裝換熱器零部件，同時，拆分下來的零件也可繼續(xù)利用機(jī)械手夾持、抓緊送往配合無損檢測。同時，通過機(jī)械手夾持零件相關(guān)位置運(yùn)送并固定在檢測儀器前，避免實驗人員身體部位接觸，減少實驗誤差的同時避免檢測對人體的傷害。

管式換熱器14由封頭1、墊片3、管板4、筒體6、換熱管8等組成，擁有此類換熱器全部零件，所有零件均可拆分組裝，配備有多套可供選擇的換熱管及管板套裝，其整體和各零部件均可用于無損檢測實驗，再加上一種擁有依靠現(xiàn)代步進(jìn)驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)的多方位運(yùn)動系統(tǒng)的機(jī)械手實驗臺配合，可實施換熱器零部件自動化拆裝，亦可用于夾持、機(jī)械運(yùn)送零部件無損檢測，適用并利于各種無損檢測實驗方法的實施。管式換熱器14尺寸較小，可放置于檢測放置臺15上，適合實驗室放置，管式換熱器各零件均可拆分，學(xué)生可拆裝了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)，直觀觀察各零件，利于對設(shè)備的深刻認(rèn)識學(xué)習(xí)。管式換熱器配備有多套不同分布形式及大小的換熱管與管板的套裝，學(xué)生可自行選擇對比不同套裝換熱效果。管式換熱器各零部件中設(shè)置了各種焊接焊縫，可同時用于學(xué)生無損檢測實驗的開展，利于教學(xué)中各種不同的檢測方式發(fā)揮利用。

機(jī)械手臂13依靠現(xiàn)代步進(jìn)驅(qū)動技術(shù)的多方位運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計而成，裝有2個機(jī)械手臂，配合支架可實現(xiàn)X、Y、Z軸的自由運(yùn)動，運(yùn)動工作區(qū)域覆蓋整個工作臺。機(jī)械手臂13大小適中，適合實驗室放置，并適合將上述管式換熱器放置在工作臺上進(jìn)行機(jī)械化拆裝，整個過程可實現(xiàn)自動化。機(jī)械手臂13拆裝零部件后可用于夾持、機(jī)械運(yùn)送以及零部件位置的調(diào)整，方便各種無損檢測實驗方法的實施。

機(jī)械手臂13與可拆分組裝的管式換熱器14配套實驗，實現(xiàn)實驗過程機(jī)械化的同時，滿足學(xué)生對換熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，無損檢測實驗過程中機(jī)械手臂的利用，避免人為因素對實驗結(jié)果影響的同時也減少實驗對實驗學(xué)生的傷害。

本實用新型在實驗室中就可滿足學(xué)生對換熱器認(rèn)識的需求，節(jié)省外出參觀教學(xué)經(jīng)費(fèi)，節(jié)約外出參觀時間，換熱器各零部件齊全并可拆卸組裝，同時擁有多套可更換的換熱器管板及換熱管套裝的一系列特點利于學(xué)生深入了解其結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，除此之外機(jī)械手實驗臺配套實現(xiàn)整個過程的自動化，并可輔助用于無損檢測實驗，即安全又方便了各檢測方法的實施。