专利名称：一种三角空腔结构复合管状材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料的成型结构，具体地说是利用三角形空腔结构增大占空比，减轻材料的自重，同时又获得较高的比强度和比刚度，兼而得到隔热保温性能的一种三角空腔结构复合管状材料。
在本发明提出之前，还没有查寻到用三角形空腔结构提高管状材料强度和刚性的技术方案。虽然CN93118396.0《一种纸基高强度材料》公开的是一种三角形空腔结构，但它仅适用于板状材料，不能用于管状材料。
在我们生产实践中常常遇到轴类零件或是管类材料的刚性和强度问题。譬如说，我们在机械制造中常遇到跨距大、直径较小的轴，强度、刚度和由材料本身自重而产生的挠度使得机械制造和设计无法进行，用其它轻质材料替代又得不到必备强度与刚度的性能要素，而使许多好的项目无法实施。另外，有一些超大直径的管状材料，由于自重太大而没有能力制作，虽然可以用冷作的方式来做，但由于是超大直径，制作的板材厚度和使用时的抗压能力以及焊接技术的要求就很高，材料的消耗和本身的自重很大，也使得造价、工时、损耗和制造难度系数增加。还有一些管类材料本身需要具有隔热保温的性能，对有这种性能的管类材料特别适用于化工，采暖、制冷和既有抗压要求又要具备隔热保温性能的管道运输。譬如石油、天然气、热水、蒸气的输送。目前广泛采用的管道隔热保温技术大都是在管壁外加一层很厚的隔热保温层，而由于许多隔热保温材料强度不高，容易损坏，而增加了维护成本，为了减少隔热保温层的使用寿命，一般需要将做好的管道放入地下做管道的隔热保温层施工，这一工艺代价十分昂贵。而维修时除了土方工程量大、成本高外，还要除去旧的保温层材料，更换新的保温层材料，因而不能实现输送管道的直接设埋。
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种占空比大，自重轻，成本低，强度刚度高，具有隔热保温性能的三角空腔结构复合管状材料，使其较容易制造。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。一种三角空腔结构复合管状材料，包括许多三棱柱筒体，其特殊之处是该管状材料的管壁至少有一层并排排列的三棱柱筒体层，每层三棱柱筒体层的内、外两面粘接有衬管。
在上述方案中，所述管壁至少有二层并排排列的三棱柱筒体层，相邻三棱柱筒体层相互粘接起来，其三棱柱排列方向可以是同方向排列，也可以是异方向排列。
本发明所述相邻两层之间的三棱柱筒体层的三棱柱排列方向可以与管状材料的轴线方向都相同，也可以是一层与管状材料的轴线方向相同，另一层围绕管壁呈螺旋状或圆环状。从而可根据使用情况选择不同的排列方式，使本发明的力学性能更加合理，选择性更大。
本发明在实施时，相邻三棱柱筒体层和衬管可根据本发明的不同用途来选择不同的材料。它们可以是同一种材料，也可以是不同性能性质的材料；可以是有机材料，也可以是无机材料；可以是刚性材料，也可以是柔性材料；可以只使用一种，也可以多种并用，使之形成性能互补的复合材料，以适应不同的用途。
本发明由于采用了三棱柱筒体层结构，因此，它在不增加重量的情况下，可大幅度提高材料本身的强度和刚度，降低制造难度，它具有占空比大，比重小、成本低、不易变形、隔音、隔热、防腐、阻燃等优点。它的抗压、抗弯、抗变形的力学性能不但优异，而且其隔热保温的热工性能也很出色。因此，本发明的适用范围非常广泛。在机械领域，它可作细长轴或大直径管，替代用机械方法无法加工的同类产品，实现特殊的用途；在化工领域，它可以作输送管，输送原油或化工原料，解决了现有金属输送管存在的易腐蚀、成本高的问题；在市政工程领域，由于它的隔热保温性能及耐腐蚀性能出色，所以特别适合作热水输送管或污水排放管。
以下结合附图详细说明本发明实施例。
图1是相邻三棱柱筒体层沿轴向平行排列主视图。
图2是图1轴向剖视图。
图3是三棱柱筒体的顶角和斜边轧压示意图。
图4是图3的左视图。
图5是三棱柱筒体模压成型示意图。
图6是模压成后三棱柱筒体层横截面图。
图7是相邻三棱柱筒体层异方向排列立体图。
实施例1参照图1和图2。
三棱柱筒体层1采用途1mm厚钢板，首先在图3和图4的上滚轧轴3与下滚轧轴4中进行轧压转折沟，使上下滚轧轴上的压沟刀5成等距离状态互相滚压出转折沟，又不能让钢板被切断开。然后在图5所示的专用模具上模压成如图6所示的形状。衬管2采用钢管，先将上述制得的三棱柱筒体层粘接或焊接在内衬管2-1的外表面，再在该三棱柱筒体层1外表面粘接或焊接中衬管2-2，中衬管2-2可由若干段构成。再将按上述方法制得的另一块三棱柱筒体层1缠绕粘接或焊接在中衬管2-2的外表面，最后把外衬管2-3粘接或焊接在该三棱柱筒体层1外表面。即成如图1和图2所示复合管状材料形状。该实施例的相邻三棱柱筒体层之间三棱柱筒体排列方向与该管状材料轴线方向都相同，这种含有三角形空腔结构的管状材料，具有很大的强度和刚度，可用于机械领域里解决一些跨距太大，轴的刚性强度不好而不可避免的由于自重所产生挠度的难题。
实施例2参照图7。
本实施例的三棱柱筒体层采用三层，其中，内三棱柱筒体层1-1与外三棱柱筒体层1-3的三棱柱方向与衬管2的轴线方向相同，其制作方法同实施例1相同。中三棱柱筒体层1-2的三棱柱方向是绕着衬管2的外壁或内壁圆周方向呈螺旋状或圆环状，它先予制好。相邻三棱柱筒体层之间和内三棱柱筒体层1-1内表面与外三棱柱筒体层1-3外表面都有一个衬管2，上述各三棱柱筒体层1和各衬管2按实施例1所述的方法粘接成一个整体复合管状材料。该实施例的强度和刚度很好。
实施例3本实施例的结构与实施例1或实施例2相同，其所有三棱柱筒体层1和所有衬管2均采用纸制成。将它们按实施例1或实施例2所述的方法粘接成一体后，用固化剂进行固化处理。该固化剂最好采用环氧树脂，还可以采用各种有机和无机粘接剂固化，如脲醛树脂，不饱和树脂、水泥、石膏等。该实施例具有比重小、成本低、耐腐蚀、隔热保温、绝缘、阻燃等优点，适合于化工领域和市政工程作输送管道之用。
实施例4本实施例的结构与实施例1或实施例2相同，其所有三棱柱筒体层1和所有衬管2均采用塑料制成。
实施例5本实施例的结构与实施例1或实施例2相同，所有三棱柱筒体层1和中间衬管采用橡胶或其它弹性材料，内、外衬管采用耐腐蚀、抗冲击的金属板或其它非金属材料。
上述所有实施例中，所述每个三棱柱筒体的横截面形状可以是等边三角形，也可以是等腰三角形。
综上所述，本发明所述的一种三角空腔结构复合管状材料不但新颖，而且实用，其创新之组合设计确实能提高强度和刚度、减轻自重，降低成本，增强隔热保温性能，其实用效果远胜于背景技术，具有先进性。
权利要求
1.一种三角形空腔结构复合管状材料，包括许多三棱柱筒体，其特征是该管状材料的管壁至少有一层并排排列的三棱柱筒体层，每层三棱柱筒体层的内、外两面粘接有衬管。
2.按照权利要求1所述的一种三角空腔结构复合管状材料，其特征是所述管壁至少有二层并排排列的三棱柱筒体层，相邻三棱柱筒体层相互粘接起来，相邻两层的三棱柱筒体层的三棱柱排列方向可以是同方向排列，也可以是异方向排列。
3.按照权利要求2所述一种三角空腔结构复合管状材料，其特征是所述相邻两层之间的三棱柱筒体层的三棱柱排列方向与管状材料的轴线方向都相同。
4.按照权利要求2所述一种三角空腔结构复合管状材料，其特征是所述相邻两层之间的三棱柱筒体层的三棱柱排列方向是一层与管状材料的轴线方向同向，另一层围绕管壁呈螺旋状或圆环状。
5.按照权利要求1或2或3或4所述一种三角空腔结构复合管状材料，其特征是所述三棱柱筒体层和衬管材料采用经固化剂固化处理的纸。
6.按照权利要求1或2或3或4所述一种三角空腔结构复合管状材料，其特征是所述三棱柱筒体层和衬管的材料采用塑料或金属板制成。
7.按照权利要求1或2或3或4所述一种三角空腔结构复合管状材料，其特征是所述三棱柱筒体层和中间衬管采用橡胶或其它弹性材料，所述内、外衬管采用耐腐蚀、抗冲击的金属板或其它非金属材料。
8.按照权利要求1或2或3或4所述一种三角空腔结构复合管状材料，其特征是所述每个三棱柱筒体的横截面形状是等边或等腰三角形。
全文摘要
一种三角空腔结构复合管状材料,包括许多三棱柱筒体,特征是该管状材料的管壁至少有一层并排排列的三棱柱筒体层,每层三棱柱筒体层的内、外两面粘接有衬管。本发明具有占空比大、比重小、成本低、不易变形、隔音、隔热、防腐、阻燃等优点,它抗压、抗弯的力学性能不但优异,而且其隔热保温的热工性能也很出色,特别适合机械、化工、市政工程领域作细长轴和输送管之用。
文档编号B32B3/28GK1254068SQ991200
公开日2000年5月24日 申请日期1999年11月24日 优先权日1999年11月24日
发明者李群楫, 詹玉珍, 李竞 申请人:李群楫, 詹玉珍, 李竞