专利名称:弯管、输送管路结构和混凝土泵送设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种弯管，该弯管包括弯管内管(10)和设置在该弯管内管(10)的外周面上的弯管外管(11)，其中，所述弯管外管(11)为在所述弯管内管(10)的外周面上设置的纤维材料带形成。本实用新型还提供一种输送管路结构和混凝土泵送设备。通过上述技术方案，利用纤维材料带在内管上设置而形成外管，进而形成整体管件，不但使得内管和外管之间无间隙，而且减轻了整体的重量，同时还能保证管件的整体强度。
【专利说明】
弯管、输送管路结构和混凝土泵送设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械领域，具体地，涉及一种弯管、输送管路结构和混凝土泵送设备。
【背景技术】
[0002]管路输送是工业领域常用的物料输送方式。以建筑领域为例，建筑材料如混凝土、泥浆等粘稠物料主要通过泵送设备产生的压力泵出，然后通过输送管路被输送到预定位置。输送管路通常由多节输送管道及弯管顺序相连。由于含有大量粗颗粒的混凝土、泥浆等物料在压力下输送，同时还受到泵送脉冲的影响，因此输送管路整体应具有高耐磨性和强度。为了提高耐磨性能，通常采用2种方式，第一种是采用单层管结构，在单层管内层镀耐磨层，第二种，则采用双层管结构，其制备过程为:
[0003](I)准备内管，直管采用低合金钢感应淬火，弯管采用高铬铸铁进行铸造、抛丸、淬火；
[0004](2)制备及装配低碳钢外管；
[0005](3)两端法兰焊接。
[0006]其中，直管是热轧钢管，以单层管或双层管的形式经过淬火后焊接法兰制成，弯管以铸造单层高锰钢管或者铸造高铬铸铁内管加碳钢外管焊接法兰后组成，而管卡则以锻钢或铸钢经热处理制成。
[0007]上述二种方式虽然能够一定程度上提高耐磨性能，但是存在以下缺点:
[0008]1、现有输送管路中的输送管、弯管等均以钢铁材料制成，重量大，导致运输、安装困难。尤其对于混凝土泵车而言，其输送管道固定在布料臂上，通过布料臂的伸展实施布料，由于布料臂在工作中承受较大弯矩，如何在保证布料臂强度的前提下，降低重量是近年来领域内研宄的热点。而以钢铁材料制成的输送管道显然难以达到轻量化要求；
[0009]3、由于焊接热量的影响，管材的长度方向的尺寸精度控制难度大，输送管的管长控制误差大，给有输送管长度限制的安装作业，例如混凝土泵车中布料臂的输送管安装带来极大的不便；
[0010]4、对于双层管结构，在制作过程中很难保证内外层之间无间隙，而由于间隙的存在，内层脆性层经常在骨料的冲击下发生脆性断裂而不是磨损失效，从而发生提前失效，降低产品的使用寿命。
[0011]因此亟需一种提高输送管路性能的技术。
实用新型内容
[0012]本实用新型的目的是提供一种弯管，该弯管的质量更轻且具有足够强度。
[0013]为了实现上述目的，本实用新型提供一种弯管，该弯管包括弯管内管和设置在该弯管内管的外周面上的弯管外管，其中，所述弯管外管为在所述弯管内管的外周面上设置的纤维材料带形成。
[0014]优选地，将所述弯管外管的纤维材料带在所述弯管内管的中心轴线所在的平面上投影得到投影线，该投影线与所述弯管内管的中心轴线相交于一交点，过该交点的所述中心轴线的切线与所述投影线之间的夹角为大于或等于65度且小于或等于80度。
[0015]优选地，所述弯管内管包括位于两端的末端部和位于两个所述末端部之间的中间部，所述末端部上设置有第一纤维材料带，所述中间部上设置有第二纤维材料带，所述第一纤维材料带的宽度大于所述第二纤维材料带的宽度。
[0016]优选地，根据所述弯管内管的弧度、直径和弧长来确定所述纤维材料带的宽度和缠绕角度。
[0017]优选地，所述弯管内管的弧度为/2，两个所述末端部的弧度分别为/6，所述中间部的弧度为π/6。
[0018]本实用新型还提供一种输送管路结构，该输送管路结构包括弯管，其中，该弯管为根据本实用新型所述的弯管。
[0019]优选地，所述输送管路结构还包括直管，所述直管和/或所述弯管之间相互连接，该直管包括直管内管和直管外管，该直管外管由设置在所述直管内管的外周面上的纤维材料带形成。
[0020]优选地，相邻的所述直管和/或所述弯管的凸缘通过管卡件卡接在一起。
[0021]本实用新型还提供一种混凝土泵送设备，其中，该混凝土泵送设备包括根据本实用新型所述的弯管，或根据本实用新型所述的输送管路结构。
[0022]通过上述技术方案，利用纤维材料带在内管上设置而形成外管，进而形成整体管件，不但使得内管和外管之间无间隙，而且减轻了整体的重量，同时还能保证管件的整体强度，进而提高包含上述弯管的输送管路性能。
[0023]本实用新型的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0024]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0025]图1是根据本实用新型优选实施方式的弯管的示意图；
[0026]图2是根据本实用新型优选实施方式的弯管内管上设置纤维材料带的示意图；
[0027]图3是根据本实用新型优选实施方式的输送管道(直管)的末端上设置有凸缘的示意图；
[0028]图4是图3中虚线部分所示的根据本实用新型优选实施方式的输送管道(直管)的末端上设置有凸缘的示意图；
[0029]图5是根据本实用新型优选实施方式的直管外管的纤维层的设置的示意图；
[0030]图6是图3中虚线部分所示的根据本实用新型优选实施方式的凸缘的沿轴向方向的截面的示意图。
[0031]附图标记说明
[0032]2凸缘；3管卡件；4橡胶件；10弯管内管；11弯管外管；20直管内管；21直管外管；A第一部分；Β第二部分；C第三部分；D第四部分
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0034]需要说明的是，本说明书中的“轴向方向”通常是指管的中心轴线的方向，“周向方向”通常是指管的垂直于中心轴线的外周面的方向，“径向方向”通常指管的横截面的从中心到外周面的方向。
[0035]本实用新型提供一种弯管，该弯管包括弯管内管10和设置在该弯管内管10的外周面上的弯管外管11，其中，所述弯管外管11为在所述弯管内管10的外周面上设置的纤维材料带形成。
[0036]其中，该纤维材料带的宽度的范围为5mm-15mm，并且该纤维材料带在该弯管内管10上设置为多层，相邻两层之间的绕向相反，从而使得相邻两层的纤维材料带之间呈夹角地设置。并且，该弯管外管11的厚度(即纤维材料带的设置厚度)可以根据需要设置，优选地可设置为0.6-0.9mm，且与弯管内管10紧密贴合。
[0037]优选地，该弯管内管10优选地采用高铬铸铁耐磨金属材料铸造并淬火而制成，或者也可以采用耐磨低合金钢经过淬火制成。并且弯管内管的表面还可以经过喷砂处理或者抛丸处理，并可以采用丙酮等清洗剂清洗。
[0038]形成弯管外管11的纤维材料带优选为纤维增强树脂基复合材料。
[0039]通过上述技术方案，利用纤维材料带在内管上设置而形成外管，进而形成整体管件，不但使得内管和外管之间无间隙，而且减轻了整体的重量，同时还能保证管件的整体强度。
[0040]在本实用新型中，弯管外管11通过纤维材料带在弯管内管10上缠绕设置而形成。本领域技术人员可以采用现有技术中任意一种适用的方式和结构来将该纤维材料带缠绕到弯管内管10上，本实用新型对此并不限制。
[0041]优选地，将所述弯管外管11的纤维材料带在所述弯管内管10的中心轴线所在的平面上投影得到投影线，该投影线与所述弯管内管10的中心轴线相交于一交点，过该交点的所述中心轴线的切线与所述投影线之间的夹角为大于或等于65度且小于或等于80度。
[0042]在本优选实施方式中，纤维材料带根据上述角度设置，不但能够便于纤维材料带的均匀缠绕，而且还便于在利用纤维材料带在弯管外管的末端部直接设置凸缘2。
[0043]优选地，所述弯管内管10包括位于两端的末端部和位于两个所述末端部之间的中间部，所述末端部上设置有第一纤维材料带，所述中间部上设置有第二纤维材料带，所述第一纤维材料带的宽度大于所述第二纤维材料带的宽度。
[0044]根据上述优选实施方式，将弯管内管10划分为两个末端部和位于两个末端部之间的中间部。其中，首先在两个末端部的外周面上设置第一纤维材料带，然后再在中间部的外周面上设置第二纤维材料带。
[0045]对于弯管内管10来说，由于弯管内管10的中间部的弯度往往大于两个末端部的弯度，在两个末端部设置纤维材料带要比在中间部设置纤维材料带简单。因此优选地，该第一纤维材料带的宽度为5mm，第二纤维材料带的宽度为3mm。由于两个末端部比较容易设置，因此采用宽度较大的第一纤维材料带，中间部比较难于设置，因此采用宽度较小的第二纤维材料带。从而使得第一纤维材料带和第二纤维材料带在设置过程中不易于发生重叠，使得弯管内管10上设置的纤维材料带分布更加均匀而且便于成形。
[0046]而且，第一纤维材料带在末端部与弯管的中心轴线之间的夹角，以及第二纤维材料带在中间部与弯管的中心轴线之间的夹角都可以根据实际设置过程中的需要而进行适应性调整，此处不加以限制。
[0047]优选地，根据所述弯管内管10的弧度、直径和弧长来确定所述纤维材料带的宽度和缠绕角度。例如，可以根据本领域技术人员的实践经验和试验建立一个数据库，这样可以便于本领域技术人员能够简单方便地根据弯管内管10的弧度、直径和弧长来简单地确定弯管内管10上形成弯管外管11的纤维材料带的宽度缠绕角度。
[0048]可见，对于在弯管内管10上缠绕纤维材料带而形成弯管外管11的技术方案中，以上仅例举了优选实施方式，本领域技术人员可以任意选择适用的角度和方法来缠绕该纤维材料带，本实用新型对此不加以限制。
[0049]优选地，所述弯管内管10的弧度为/2，两个所述末端部的弧度分别为/6，所述中间部的弧度为π/6。
[0050]根据本实用新型的优选实施方式，即该弯管的弧形所对的圆心角通常为90度，将弯管内管10在整个弧度范围内三等分，两端的两个部分为末端部，两个末端部之间为中间部。
[0051]本实用新型还提供一种输送管路结构，该输送管路结构包括弯管，其中，该弯管为根据本实用新型所述的弯管。
[0052]优选地，所述输送管路结构还包括直管，所述直管和/或所述弯管之间相互连接，该直管包括直管内管20和直管外管21，该直管外管21由设置在所述直管内管20的外周面上的纤维材料带形成。
[0053]在本实用新型的输送管路结构中，可以包括直管和弯管，该直管和弯管之间或者直管与直管、弯管与弯管之间还可以相互连接。
[0054]同理地，该直管也包括直管内管20和直管外管21，该直管外管21也由纤维材料带在直管内管20上设置而形成。
[0055]优选地，所述直管外管21包括:
[0056]O度纤维层，该O度纤维层沿所述直管内管20的轴向方向设置；
[0057]+45度纤维层，该+45度纤维层与所述直管内管20的轴向方向沿顺时针或逆时针方向呈45度角设置设置；
[0058]-45度纤维层，该-45度纤维层与所述+45度纤维层相互垂直地设置设置。
[0059]根据本实用新型的一种优选实施方式，对于直径为135mm的直管内管20，首先在直管内管20上设置两层O度纤维层，再依次设置两层+45度纤维层和-45度纤维层。其中各个纤维层的角度和层数可以根据实际需要进行设置，本实用新型对此并不加以限制。优选地，每层纤维层的厚度为0.1-0.15mm,因此直管外管21的总体厚度为0.6-0.9_。
[0060]另外，说明书中的“O度纤维层”指沿纤维层中的纤维材料的方向沿凸缘的轴向方向或者基本沿凸缘的轴向方向设置，“90度纤维层”指纤维层中的纤维材料的方向沿凸缘的周向方向或者基本沿凸缘的周向方向设置，其中的“基本”指纤维层可能并不严格地与凸缘的轴向方向成O度或90度角，可以存在一定的夹角，例如该夹角小于或等于15度。
[0061]优选地，在所述直管和/或所述弯管的末端还连接或一体形成有法兰结构。其中，本实用新型的法兰包括内衬I和设置在该内衬I的靠近所述内衬I的第一端的外周面上设置有凸缘2。
[0062]其中，该凸缘2包括:
[0063]第一部分A，该第一部分A设置在所述内衬I的靠近所述内衬I的第一端的外周面上，所述第一部分A包括沿所述内衬I的周向方向设置的90度纤维层；
[0064]第二部分B，该第二部分B设置在所述第一部分A的远离所述第一端的一侧的所述内衬I的外周面上，所述第二部分B包括沿所述凸缘2的轴向方向设置的O度纤维层；
[0065]第三部分C，该第三部分C设置在所述第二部分B的径向外侧，所述第三部分C包括沿所述内衬I的周向方向设置的90度纤维层。
[0066]此处所述的凸缘2可以为单独制造的产品，该产品能够与管道等零件配合使用以起到法兰的作用，也可以直接加工到管道等零件上，其中第一部分A的内周面和第二部分B的内周面与管道的外周面直接接触，即第一部分A和第二部分B的纤维层可以直接设置到管道的外周面上。
[0067]当上述凸缘2设置在管道上以用作法兰结构时，通常采用管卡等连接件连接，该管卡通常为U形的夹紧件，而凸缘2的第一部分A通常设置为沿轴向方向的外侧，即靠近管道末端而朝向管道的外侧，因此两个管道连接在一起时，凸缘2的第一部分A相对，而管卡的卡接部分别与两个凸缘2的第三部分C接触而向第一部分A的方向夹紧，从而使得两个管道上的凸缘2卡接在一起。
[0068]因此，从管卡对凸缘2施加的作用力可见，在本实用新型的凸缘2中，第一部分A和第三部分C都承受沿轴向方向的剪切应力，因此第一部分A和第三部分C都包括沿凸缘2的周向方向设置的90度纤维层，该90度纤维层的设置方向与剪切应力的方向相互垂直，从而更好地承受剪切应力；而第二部分B的O度纤维层则主要承受拉应力，O度纤维层的延伸方向与拉应力的方向相同，因此能够更好地受力。本实用新型的凸缘2的各个部分根据其不同的受力情况而形成为不同的结构，从而提高本实用新型的凸缘2的强度，利用轻质的材料实现较大的强度，不但减轻了管道和法兰结构的整体重量，而且还能保证实际应用的强度需要。
[0069]优选地，所述第三部分C的外周面与所述第一部分A的外周面相平。从而便于在第一部分A和第三部分C之外设置能够将这两部分连接在一起以提高强度的层。
[0070]优选地，所述凸缘2还包括第四部分D，该第四部分D设置在所述第一部分A和所述第三部分C的径向外侧，所述第四部分D包括沿所述凸缘2的周向方向设置的90度纤维层O
[0071]该第四部分D —方面能够将所述第一部分A和所述第三部分C相互连接为整体，且第四部分D与管卡的U形件的连接部的内侧面直接接触，因此主要承受与管卡之间的摩擦力另外还能够在径向方向上起到保护的作用。
[0072]优选地，所述第一部分A还包括沿所述凸缘2的轴向方向设置的O度纤维层，所述O度纤维层和所述90度纤维层沿所述凸缘2的径向方向相互重叠地设置。优选地，在所述第一部分A中，每隔多个所述90度纤维层设置一个所述O度纤维层。更优选地，优选地，所述第二部分B的O度纤维层与所述第一部分A的O度纤维层一一对应地分别相互连接为一体，所述第二部分B的内周面与所述第一部分A的内周面相平。此处，可以有全部或部分的第一部分A的O度纤维层与全部或部分的第二部分B的O度纤维层相对应连接，这里的“一一对应”就第一部分A和第二部分B相连的纤维层中，一个第一部分A的O度纤维层与一个第二部分B的O度纤维层连接。优选地，第二部分B中的各个O度纤维层均与第一部分A中的O度纤维层一一分别连接。优选地，所述第一部分A的O度纤维层延伸并构成所述第二部分B的O度纤维层，即从第一部分A中延伸出来的O度纤维层向下弯折并叠加在一起形成该第二部分B。由于本优选实施方式中的第一部分A包括相互间隔且沿不同方向设置的O度纤维层和90度纤维层，其中90度纤维层具有更强的抗剪切性能，以提高凸缘2的整体强度；第一部分A的O度纤维层与第二部分B的O度纤维层相连，而且第一部分A中延伸出来的O度纤维层向下弯折并叠加，而且第二部分B的O度纤维层的径向外侧还设置有第三部分C从而对第二部分B压紧，从而使得第二部分B具有更好的抗拉性能。
[0073]该第二部分B主要承受法兰的拉应力，因此通过上述第二部分B的优选实施方式能够使得第二部分B有效地承受法兰的拉应力，提高凸缘2的整体强度。
[0074]优选地，所述凸缘2还包括填充部分E，该填充部分E设置在所述第一部分A和所述第三部分C之间以填满所述第一部分A和所述第三部分C之间的空隙。该填充部分E由树脂胶粘剂与短切纤维的混合物形成。具体地，在第一部分A和第三部分C之间空隙内注入该树脂胶粘剂与短切纤维的混合物，并待该树脂胶黏剂固化后形成该填充部分E。
[0075]该填充部分E起到连接第一部分A和第三部分C的作用，尤其是在第一部分A的O度纤维层延伸并构成第二部分B的O度纤维层时，在第一部分A和第三部分C之间很容易出现间隙而影响凸缘2的整体强度，因此该填充部分E不但能够将第一部分A和第三部分C粘结为整体，而且还能够避免凸缘2内部产生空隙，从而进一步提高整体强度。
[0076]以上仅例举了优选的实施方式，本实用新型对此不加以限制。而且，上述各个部分除了包括O度纤维层和/或90度纤维层之外，也可以包括与凸缘2的轴向方向呈其他角度的纤维材料层。
[0077]需要说明的是，形成该凸缘2的各个纤维层优选为纤维增强树脂基复合材料，不但具有一定的强度，而且重量较轻。
[0078]优选地，相邻的所述直管和/或所述弯管的法兰结构的凸缘2通过管卡件3卡接在一起。
[0079]该管卡件3通常采用卡接的方式将两个输送管道的相对的凸缘2连接在一起。具体地，当上述凸缘2设置在外管上以用作法兰结构时，通常采用管卡件3等连接件连接，该管卡件3通常为U形的夹紧件，而凸缘2的第一部分A通常设置为沿轴向方向的外侧，即靠近外管的末端部而朝向外管的外侧，因此两个输送管道连接在一起时，凸缘2的第一部分A相对，而管卡件3的卡接部分别与两个凸缘2的第三部分C接触而向第一部分A的方向夹紧，从而使得两个管道上的凸缘2卡接在一起。优选地，在两个凸缘2之间可以夹入橡胶件4，以起到更好的密封效果，或者在两个凸缘2相接触的部分的外周面上设置环状的橡胶件4，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
[0080]因此，从管卡件3对凸缘2施加的作用力可见，在本实用新型的凸缘2中，第一部分A和第三部分C都承受沿轴向方向的剪切应力，因此第一部分A和第三部分C都包括沿凸缘2的周向方向设置的90度纤维层，该90度纤维层的设置方向与剪切应力的方向相互垂直，从而更好地承受剪切应力；而第二部分B的O度纤维层则主要承受拉应力，O度纤维层的延伸方向与拉应力的方向相同，因此能够更好地受力；第四部分D与管卡件3的U形件的连接部的内侧面直接接触，因此主要承受与管卡件3之间的摩擦力。本实用新型的凸缘2的各个部分根据其不同的受力情况而形成为不同的结构，从而提高本实用新型的凸缘2的强度，利用轻质的材料实现较大的强度，不但减轻了管道和法兰结构的整体重量，而且还能保证实际应用的强度需要。
[0081]优选地，所述管卡件3由铝合金材料制成。由于法兰与管卡件3在泵送设备展臂过程中发生相对运动而产生摩擦，为了减少原有管体的铸铁材质和管卡件3的铸钢材质对法兰的纤维复合材料的磨损，本实用新型的管卡件3优选采用铝合金等轻质材料作为管卡。铝合金材料不但质量较轻，而且硬度较小，从而使得铝合金材料的管卡件3与纤维材料制成的凸缘2之间的摩擦力减小，降低纤维材料制成的凸缘2的磨损。
[0082]需要说明的是，本文中所提到的复合材料可以选择为纤维增强树脂基复合材料，该纤维可以为碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等。
[0083]本实用新型还提供一种混凝土泵送设备，其中，该混凝土泵送设备包括本实用新型所述的弯管，或本实用新型所述的输送管路结构。
[0084]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0085]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0086]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种弯管，该弯管包括弯管内管(10)和设置在该弯管内管(10)的外周面上的弯管外管(11)，其特征在于，所述弯管外管(11)为在所述弯管内管(10)的外周面上设置的纤维材料带形成。2.根据权利要求1所述的弯管，其特征在于，将所述弯管外管(11)的纤维材料带在所述弯管内管(10)的中心轴线所在的平面上投影得到投影线，该投影线与所述弯管内管(10)的中心轴线相交于一交点，过该交点的所述中心轴线的切线与所述投影线之间的夹角为大于或等于65度且小于或等于80度。3.根据权利要求1所述的弯管，其特征在于，所述弯管内管(10)包括位于两端的末端部和位于两个所述末端部之间的中间部，所述末端部上设置有第一纤维材料带，所述中间部上设置有第二纤维材料带，所述第一纤维材料带的宽度大于所述第二纤维材料带的宽度。4.根据权利要求1所述的弯管，其特征在于，根据所述弯管内管(10)的弧度、直径和弧长来确定所述纤维材料带的宽度和缠绕角度。5.根据权利要求2-4中任意一项所述的弯管，其特征在于，所述弯管内管(10)的弧度为/2，两个所述末端部的弧度分别为/6，所述中间部的弧度为31/6。6.一种输送管路结构，该输送管路结构包括弯管，其特征在于，该弯管为根据权利要求1-5中任意一项所述的弯管。7.根据权利要求6所述的输送管路结构，其特征在于，所述输送管路结构还包括直管，所述直管和/或所述弯管之间相互连接，该直管包括直管内管(20)和直管外管(21)，该直管外管(21)由设置在所述直管内管(20)的外周面上的纤维材料带形成。8.根据权利要求7所述的输送管路结构，其特征在于，相邻的所述直管和/或所述弯管的凸缘(2)通过管卡件(3)卡接在一起。9.一种混凝土泵送设备，其特征在于，该混凝土泵送设备包括根据上述权利要求1-5中任意一项所述的弯管，或根据权利要求6-8中任意一项所述的输送管路结构。
【文档编号】F16L23-036GK204267953SQ201420705891
【发明者】刘延斌, 郭伦文, 李飞 [申请人]中联重科股份有限公司