物料输送管路的制作方法

本实用新型涉及工程技术领域，具体地涉及一种物料输送管路。

背景技术：

物料输送管路，例如混凝土输送管路，是泵车、拖泵和车载泵等混凝土泵送机械的关键零部件，在使用过程中，泵送管路内流体状态和管路本身的状态对于泵送设备的高效、安全使用十分关键。当前对于物料输送管路的应力检测多使用贴于管路表面的电阻应变片，寿命和稳定性不足。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种物料输送管路，该物料输送管路可以保证检测应力的寿命长且稳定性高。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种物料输送管路，该物料输送管路包括：内管、具有光栅传感器的光纤以及第一材料层，其中，所述光纤以预设缠绕角度缠绕于所述内管的外表面和所述第一材料层之间，单根光纤上的光栅传感器的数量以及相邻光栅传感器的距离根据所述内管的外径、所述光纤的预设缠绕角度以及所述内管的长度得到。

优选地，所述光纤的缠绕角度为63.4°。

优选地，所述内管由金属、陶瓷或高分子材料制成。

优选地，所述第一材料层由单层复合材料或多层不同的复合材料制成。

优选地，所述物料输送管路还包括：法兰，所述法兰套装于所述第一材料层的外表面的一部分。

优选地，所述法兰一端具有凸缘，另一端的内表面和外表面具有锯齿或凹槽，相邻锯齿或相邻凹槽之间具有预设间距。

优选地，所述锯齿或所述凹槽是封闭环状或螺纹状。

优选地，所述物料输送管路还包括：第二材料层，所述第二材料层覆盖于所述法兰的外表面和所述第一材料层的外表面。

优选地，所述第二材料层由玻璃纤维制成。

优选地，所述光纤的任一接口与调制解调器连接，所述调制解调器用于读取所述光纤传感器检测的所述内管的待计算位置的环向应力。

通过上述技术方案，该物料输送管路包括：内管、具有光栅传感器的光纤以及第一材料层，其中，所述光纤以预设缠绕角度缠绕于所述内管的外表面和所述第一材料层之间，单根光纤上的光栅传感器的数量以及相邻光栅传感器的距离根据所述内管的外径、所述光纤的预设缠绕角度以及所述内管的长度得到。该物料输送管路将光纤缠绕预埋于第一材料层和内管之间，不易松动脱落，检测应力的寿命长且稳定性高。

本实用新型实施例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

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，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实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型一实施例提供的物料输送管路的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的管壁应力与损伤深度关系的示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的物料输送管路的示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的法兰的示意图。

附图标记说明

1内管2光纤

3第一材料层4第二材料层

5法兰6耐磨套

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例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实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图1是本实用新型一实施例提供的物料输送管路的示意图。如图1所示，该物料输送管路包括：内管1、具有光栅传感器的光纤2以及第一材料层3，其中，所述光纤2以预设缠绕角度缠绕于所述内管1的外表面和所述第一材料层3之间，单根光纤2上的光栅传感器的数量以及相邻光栅传感器的距离根据所述内管1的外径、所述光纤2的预设缠绕角度以及所述内管1的长度得到。

具体地，本实用新型物料输送管路优选用于输送混凝土。内管1可以由金属、陶瓷或高分子材料制成。例如可以采用耐磨低合金钢经过淬火制备而成，经过外表面喷砂处理，然后采用丙酮或其他有机清洗剂进行清洗。具有光栅传感器的光纤2缠绕于内管1外表面，缠绕方法例如将内管1固定于缠绕机的旋转轴上，通过缠绕轴的旋转，以缠绕光纤2。其中光纤2以特定的角度缠绕，该角度能测量反应环向与轴向的应力变化，优选地，该光纤2的预设缠绕角度为63.4°(如图1所示，虚线表示的光纤2为内管1背面的光纤2，缠绕角度为实线表示的光纤2和虚线表示的光纤2之间的角度)。光纤2缠绕完成后，光纤2接口固定于内管1两端，任意一端都可以连接传感器的读取设备，例如调制解调器。调制解调器可以用于读取光纤传感器检测的内管1的待计算位置的环向应力。光纤2预埋于复合材料内，相比于贴附于表面的电阻应变片，使用寿命长，稳定性高，并且，针对管路的受力特点，光纤2采用能反应轴向、环向应力的预设缠绕角度，采用1个光栅传感器可同时分析轴向和环向两个方向的应力。

内管1上优选缠绕一根光纤2，在该光纤2上，光栅传感器的数量和它们之间的距离也同样有一定要求。其中，

相邻光栅传感器的距离可以通过以下公式得到：

其中，d为所述相邻光栅传感器的距离，d为所述内管1的外径，α为所述光纤2的预设缠绕角度。

单根光纤2上的光栅传感器的数量可以通过以下公式得到：

其中，n为所述单根光纤2上的光栅传感器的数量，d为所述内管1的外径，α为所述光纤2的预设缠绕角度，l为所述内管1的长度。

上文所述的第一材料层3可以由单层复合材料(例如碳纤维复合材料)或多层不同的复合材料制成，优选第一材料层3采用强度较高的碳纤维复合材料缠绕制备，例如，将经过浸胶的碳纤维环向缠绕于内管1外表面，缠绕过程施加一定的预应力，碳纤维复合材料层设定在特定的厚度，该厚度既能分担足够的应力，保证内衬在完成磨损时的安全，又要考虑成本因素，控制在合适的范围内。

由于内管1管壁受力状态与泵送内压、内衬厚度、纤维类型、纤维厚度、磨损深度等因素有关，因此采用纤维复合材料环向缠绕增强制成的复合管路，由于纤维层的应力分担作用，使得内管1管壁应力水平显著降低，其增强前后的结果对比如图2所示。

图3是本实用新型另一实施例提供的物料输送管路的示意图。如图3所示，所述物料输送管路还包括：第二材料层4和法兰5，所述法兰5套装于所述第一材料层3的外表面的一部分，所述第二材料层4覆盖于所述法兰5的外表面和所述第一材料层3的外表面。

具体地，将法兰5套装于第一材料层3的外表面，第一材料层3与法兰5内表面形成紧密粘接，粘接长度需保证轴向载荷要求，法兰5另一端再装入耐磨套6。第二材料层4可以是防爆纤维复材层，优选采用玻璃纤维层制备，将经过浸胶的玻璃纤维环向缠绕于内管1及法兰5的外表面，主要用于对内层纤维形成补充，并提供来自外部的撞击、敲击保护。采用轻质高强纤维材料，相比于钢制第二材料层4，可有效降低重量，减重20％-40％。

优选法兰5经过车削或整体铸造成型，一端带有凸缘，另一端内、外表面经过车削或铸造，形成锯齿或凹槽状，两锯齿或凹槽之间的保持特定间距，锯齿或凹槽可以是封闭环状，也可以是螺纹形式，如图4所示。法兰5内、外表面均与纤维层(第一材料层3或第二材料层4)形成粘接，并且表面均有凹槽或锯齿，提高法兰5连接强度。

在第一材料层3采用施加预应力的碳纤维，第二材料层4采用玻璃纤维时，碳纤维承担主要的环向应力，充分发挥碳纤维的高强高模特性，玻璃纤维在第二材料层4承受部分内压和全部的外部冲击，并提高结构刚度。充分利用两种材料的特性，可以降低材料成本。

通过上述技术方案，该物料输送管路包括：内管、具有光栅传感器的光纤以及第一材料层，其中，所述光纤以预设缠绕角度缠绕于所述内管的外表面和所述第一材料层之间，单根光纤上的光栅传感器的数量以及相邻光栅传感器的距离根据所述内管的外径、所述光纤的预设缠绕角度以及所述内管的长度得到。该物料输送管路将光纤缠绕预埋于第一材料层和内管之间，不易松动脱落，检测应力的寿命长且稳定性高。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。