本實用新型涉及實驗教學設備，具體涉及一種換熱器拆裝綜合實驗臺。

背景技術：

目前，各大高校以及社會在學生實踐能力上要求：各專業學生在學好既定專業課知識的同時，應聯系本專業在社會生產中的發展規律和生產實際情況，注重專業動手能力的培養與綜合素質的提高。如今，換熱器在化工、輕工、冶金、食品、制藥、化纖等工業中的應用非常普遍；隨著現代工業和科學技術的發展，機械手的運用，使得工業中機械化和自動化程度有了進一步提高；無損檢測技術也日益受到各個工業領域和科研技術部門的重視，在產品質量控制中得到普遍的認同，對設備在運行中的檢查維護也起到舉足輕重的作用。機械相關專業學生課程中有很大篇幅講述換熱器相關知識，無損檢測課程中也會安排一部分實驗教學。然而現有的大部分換熱器裝置為以工業用為目的而設計生產，或尺寸較大、不適合實驗室放置，或結構固定、無法直接觀察基本組件；現進行的多種無損檢測實驗多以某一零部件開展，學生無法直接思考聯系到機械的檢查以及工業運用，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生危害；運用自動化程度較高的機械手拆裝零部件，讓學生深入認識了解自動化在工業中運用的同時減小實驗強度，對教學活動的順利開展，學生動手、理解學習以及適應現代工業發展，日后盡快適應工作環境產生有益的幫助。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的問題，本實用新型提出一種針對教學實驗，利用機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構及其零部件充分認識學習，同時能夠開展無損檢測實驗的換熱器拆裝綜合實驗臺。

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

所述換熱管沿筒體軸線相互平行等距設置。

所述接管及接管法蘭設置在筒體的對角位置側壁上。

所述折流板沿垂直筒體軸線方向相互平行等距設置。

所述封頭通過管板與換熱管連接，管板上開設有若干個通孔，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置有兩個機械手臂，機械手臂連接有電源、控制系統和驅動系統，所述控制系統采用ST公司的STM8單片機，并通過串口UART與外部顯示設備進行通訊；所述驅動系統采用步進電機驅動機械手臂。

所述筒體和封頭的外側壁上設有用于進行無損檢測教學實驗的焊接焊縫。

與現有技術相比，本實用新型通過檢測放置臺放置管式換熱器，利用機械手臂對管式換熱器進行機械化拆裝操作，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械手臂在X、Y、Z軸自由運動，同時實現升降、伸縮、旋轉等動作，使機械手臂的運動工作區域覆蓋整個檢測放置臺，實驗時對管式換熱器進行零部件的更換實現不同換熱效果的實驗，同時機械手臂亦能夠用于夾持機械運送零部件進行無損檢測，本實用新型在實驗室中就能夠滿足學生對換熱器認識的需求，節省外出參觀教學經費，節約外出參觀時間，換熱器各零部件齊全并可拆卸組裝，利于學生深入了解其結構及性質，除此之外機械手實驗臺配套實現整個過程的自動化，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。

進一步，管式換熱器的零部件中設置了各種焊接焊縫，能夠同時用于無損檢測實驗的開展，利于教學中各種不同的檢測方式發揮利用。

附圖說明

圖1為本實用新型管式換熱器的結構示意圖；

圖2、3、4、5為本實用新型管板的結構示意圖；

圖6為本實用新型實驗臺的結構示意圖；

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-機械手臂；14-管式換熱器；15-檢測放置臺。

具體實施方式

下面結合具體實施例和說明書附圖對本實用新型作進一步的解釋說明。

參見圖1，本實用新型的管式換熱器14包括筒體6，筒體6的兩端均設置有封頭1，筒體6和封頭1的外側壁上設有用于進行無損檢測教學實驗的焊接焊縫，封頭1上設有換熱液體出入口，筒體6上設置有拉桿9，筒體6內沿筒體軸線相互平行等距設置有若干個換熱管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上開設有若干個通孔，管板4上的通孔呈矩形排列或環形排列，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連通構成第一路換熱通道；筒體6的對角位置側壁上開設有兩個接管及接管法蘭5，接管及接管法蘭5上設有換熱液體出入口，筒體6內沿垂直筒體軸線方向相互平行等距設置有若干折流板7，折流板7與筒體6內壁間設有通道，相鄰折流板7與筒體6內壁間的通道連通，接管及接管法蘭5與該通道連通構成第二路換熱通道。

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上設置有兩個機械手臂13，以及支撐機械手臂13分別在X、Y、Z軸方向運動的X軸軌道支架11、Y軸軌道支架12和Z軸軌道支架10，機械手臂13連接有電源、控制系統和驅動系統，控制系統采用ST公司的STM8單片機，并通過串口UART與外部顯示設備進行通訊；驅動系統采用步進電機驅動機械手臂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入，另一端封頭出；另一種換熱液體從筒體6左下的接管進入，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的換熱管，如圖所示。圖2、圖3兩種管板對應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；學生實驗時，可根據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)、等無損檢測教學實驗。

如圖6所示為機械手實驗臺示意圖，其電氣系統由三部分構成：電源系統、控制系統、驅動系統。電源系統為系統提供和轉換各種所需的電壓和電流，控制系統是整個系統的大腦，為各個運行動作發出指令，為各個信號采集做出反應，運用ST公司的STM8單片機作為系統主CPU，通過串口UART與外部顯示設備進行通訊；驅動系統主要用來驅動步進電機和2個機械手臂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調整位置，機械手工作區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個機械手臂13可同時工作，實現自動化拆裝換熱器零部件，同時，拆分下來的零件也可繼續利用機械手夾持、抓緊送往配合無損檢測。同時，通過機械手夾持零件相關位置運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代步進驅動技術實現的多方位運動系統的機械手實驗臺配合，可實施換熱器零部件自動化拆裝，亦可用于夾持、機械運送零部件無損檢測，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，學生可拆裝了解內部結構，直觀觀察各零件，利于對設備的深刻認識學習。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置了各種焊接焊縫，可同時用于學生無損檢測實驗的開展，利于教學中各種不同的檢測方式發揮利用。

機械手臂13依靠現代步進驅動技術的多方位運動系統設計而成，裝有2個機械手臂，配合支架可實現X、Y、Z軸的自由運動，運動工作區域覆蓋整個工作臺。機械手臂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行機械化拆裝，整個過程可實現自動化。機械手臂13拆裝零部件后可用于夾持、機械運送以及零部件位置的調整，方便各種無損檢測實驗方法的實施。

機械手臂13與可拆分組裝的管式換熱器14配套實驗，實現實驗過程機械化的同時，滿足學生對換熱器內部結構的認識，無損檢測實驗過程中機械手臂的利用，避免人為因素對實驗結果影響的同時也減少實驗對實驗學生的傷害。

本實用新型在實驗室中就可滿足學生對換熱器認識的需求，節省外出參觀教學經費，節約外出參觀時間，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生深入了解其結構及性質，除此之外機械手實驗臺配套實現整個過程的自動化，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。