管状件及输送系统的制作方法_2

文档序号:10380018阅读:来源:国知局
缠丝头)同时地沿轴向铺设纤维纱线4(具体为第一纤维纱线41),以快速地形成轴向纤维31,便于有效提高纤维铺设效率和管状件的制造效率。并且,由于该轴向纤维31沿轴向延伸,因此可以更均匀地铺设在主管I上,并能够在轴向极大地发挥其抗拉伸性能,提高管状件的轴向强度和主管I与管连接件2之间的连接强度。此外,轴向纤维31由第一周向纤维32锁定在管连接件2的凹槽21内,用于牢固地连接该管连接件2,避免在物料冲击等作用下脱落。由于管连接件2主要采用这种方式连接在主管I上(即可以不依赖焊接等方式保证连接强度),因此不会对主管I的淬硬性能产生明显影响,保证了管状件的耐磨性。
[0040]由此可以看出,若仅出于提高制造效率和改善管连接件2的轴向连接强度的目的,轴向纤维31可以不必沿轴向延伸,而是具有适当的螺旋角(0°?90°),同样可以利用第一周向纤维32的锁定作用而改善轴向连接强度,从而在铺设轴向纤维31时无需过度关注其与主管I的接合程度,从而提高制造效率。类似地,第一周向纤维32也不必如图示地沿垂直于主管I的中心线的方向延伸,而是可以例如在凹槽21呈倾斜设置时沿该凹槽21的轨迹倾斜延伸,只要其能够将轴向纤维31锁定在凹槽21内即可。
[0041]应当理解的是,本实用新型并不排除例如通过点焊的方式将管连接件2预先固定至主管I的端部,以便于实施包覆纤维复合材料层3的步骤。即本实用新型的管状件可以在未铺设上述轴向纤维31时仍能保持主管I与管连接件2的连接,但这种连接并不作为提供二者连接强度的主要来源,而是作为方便实施包覆纤维复合材料层3的工艺步骤的一种预处理方式。在此情形下,管连接件2也可以通过其他方式预连接至主管I的端部,例如,可以将主管I插装至管连接件2中。然而,这种方式不必要地使管状件的内腔具有变化的内径,不仅可能例如阻碍物料在该内腔中的流动,而且增加了物料与管状件件的作用力,容易产生较大的轴向力,进而导致磨损加重、连接失效等问题。为此,在本实用新型一种优选实施方式中,管连接件2同轴地对接(例如通过焊接)至主管I的端部,且该管连接件2与主管I具有相同的内径。从而,管状件具有内径基本恒定的内腔,有效减小物料与管状件之间在轴向上的相互作用。
[0042]如图示地,管连接件2的主体部分的外周尺寸通常大于主管I的外周尺寸,且第一周向纤维32对轴向纤维31的锁定在本质上使该轴向纤维31产生预应力,容易导致纤维纱线难以良好地贴合主管I或管连接件2的表面,使纤维复合材料层3与主管I或管连接件2之间产生间隙,该间隙将导致纤维复合材料层3无法良好地发挥其作用。另外,在铺设轴向纤维31时,可能会由于精度等问题导致纤维纱线不能严格地沿轴向延伸,使得轴向连接强度不能达到预想的效果。为此,参照图3g所示,在一种优选实施方式的管状件中,纤维复合材料层3还包括第二周向纤维33,该第二周向纤维33围绕所述管连接件2的朝向主管I的端口,并沿周向缠绕于轴向纤维31上,从而使轴向纤维31良好地贴合在主管I外周面上并具有预应力。由于轴向纤维31不仅可以紧密接合在主管I上,而且处于紧绷状态,因此能够有效发挥其应有的作用,显著提升管状件的整体性能(尤其是轴向强度)。通过以上说明可以看出,在制造管状件过程中,第二周向纤维33的缠绕应在第一周向纤维32缠绕完成之后进行,这将在随后的输送管的制造方法中详细说明。
[0043]上述轴向纤维31主要用于提高管状件的轴向强度,并不能改善防爆性能,且若该轴线纤维31暴露至外侧,由于其在周向均匀排列,很容易在外力作用(如碰撞)下而脱落。因此,在本实用新型进一步的优选实施方式中,纤维复合材料层3还包括缠绕于轴向纤维31上的螺旋纤维(未示出),可选地,该螺旋纤维也可以缠绕上述第一周向纤维32和第二周向纤维33。从而,纤维复合材料层3在整体上具有轴向纤维31构成的内层和螺旋纤维构成的外层,使得管状件既具有较大的轴向强度,也具有良好的防爆性能。
[0044]优选地,该螺旋纤维的螺旋角为70°?90°。正如以上所述,本实用新型的轴线纤维31能够在轴向充分发挥其抗拉伸性能,因此保证了管状件的轴向强度。在此情形下,螺旋纤维缠绕为具有较大的螺旋角,从而可以主要在周向上发挥作用,用于防止主管I在径向上过度膨胀而使管状件具有良好的防爆性能。
[0045]可以理解的是,本实用新型所述的轴向纤维31、第一周向纤维32、第二周向纤维33及螺旋纤维仅用于区别其铺设或缠绕时设置方式和设置在主管I上后的形态的不同,并不将其限定为本质上不同的纤维复合材料,例如,这些纤维可以由同一组纤维纱线4形成。这尤其适用于使轴向纤维31与螺旋纤维由同一组纱线纤维4形成的情形,因为这可以使得在轴线纤维31铺设完成后无需切断纤维纱线4即可连续的缠绕螺旋纤维,从而无需更换缠丝头6等工具,以具有较高的制造效率。可选地,可以使用同一组缠丝头6缠绕第一周向纤维32和第二周向纤维33。
[0046]正如以上所述,在纤维复合材料层3与主管I和管连接件2之间不能存在间隙,以避免影响管状件的强度,管连接件2的主体部分的外周尺寸通常大于主管I的外周尺寸,该尺寸的落差易于在设置纤维复合材料层3(尤其是缠绕螺旋纤维时)导致上述间隙产生。因此,管连接件2的周面在靠近主管I的端部应缓慢地过渡到主管I。为此,考虑上述螺旋角大小,并结合图2至图3g,在一种优选实施方式的管状件中,管连接件2的靠近主管I的端部外周面形成为沿朝向该主管I的方向渐缩的圆锥台面,且该圆锥台面的锥度为1:5.8?1:1.3,从而使得该管连接件2以约5°?20°的坡度缓慢变化,直至在朝向主管I的端口处具有与主管I相同的外部径向尺寸。从而,一方面,在第一周向纤维32锁定轴向纤维31并使之具有预应力的情况下,仍能够方便地设置第二周向纤维31,以便于在不使轴向纤维31过渡紧绷的情况下提供适当的预应力;另一方面,即使螺旋纤维以较大的螺旋角缠绕,也能够在缠绕后与管连接件2(实际为与该管连接件2上的轴向纤维31)良好贴合,以使管状件具有良好的防爆性會K。
[0047]在图示优选实施方式中,管连接件2形成为一种回转体结构,以具有良好的制造工艺(如便于车削加工)。为了形成用于缠绕第一周向纤维32的凹槽21,该管连接件2的外周面上形成有沿轴向布置的多个台阶部22,从而,在相邻台阶部22之间形成凹槽21。可以理解的是,只要是管连接件2的外周面上形成的尺寸发生变化、并能够形成所述凹槽21的台阶结构,均可以为本实用新型所述的台阶部22。在该优选实施方式中,至少两个台阶部22的远离主管I的一侧设置有第一周向纤维32,以提供足够的轴向连接强度。在本实用新型中,尽管设置轴向纤维31能够使其极大地在轴向发挥抗拉伸性能,但仅由第一周向纤维32锁定的固定方式可能难以可靠地连接管连接件2和主管I。例如,在较大的轴向力作用下,可能会导致第一周向纤维32对轴向纤维31的锁定失效,进而导致管连接件2脱落。通过设置多个凹槽21和多道第一周向纤维32,能够避免为了获得本实用新型的初始目的而可能带来的轴向连接上的不足。
[0048]进一步地,所述各个台阶部32分别为圆锥台形并沿轴向依次排列于管连接件2的外周面上(即各圆锥台形的台阶部32首尾相接),且该圆锥台形的大端朝向远离主管I的一侦U。在缠绕第一周向纤维32过程中,由于操作精度等问题,初始缠绕的第一周向纤维32难以落在凹槽21的底端(即相邻圆锥台形的大、小端接合处),不能可靠锁定轴向纤维31,该轴向纤维31上的预应力也会随第一周向纤维32沿轴向的滑动而减小或消失。而上述优选结构便于通过在缠绕第一周向纤维32时(如在下述第二纤维纱线42上)施加一定拉力,从而能够使第一周向纤维32落在凹槽21底端,并抵靠在圆锥台形的大端面上,以可靠锁定轴向纤维31并避免该轴向纤维31上的预应力减小。
[0049]以上对本实用新型提供的管状件进行了说明,在此基础上,本实用新型还提供一种输送系统,该输送系统包括多个上述管状件,且该多个管状件通过管连接件2依次对接,以形成输送线路。该输送系统可以用于如混凝土等物料的输送。
[0050]本实用新型以下将以输送管为例对本实用新型的管状件的一种制造方法进行详细说明。可以理解的是,上述管状件并不限于仅可以由如下所述的方法制造,在适当情况下,也可以由其他适宜的方法制造。另外,上述各优选实施方式的管状件中的各种技术特征可以在需要时用于本实用新型提供的制造方法。
[0051]图3a至图3g所示为制造本实用新型提供的管状件的多个工艺步骤。所要制造的管状件(如输送管)包括主管1、设置于该主管I的端部的管连接件2以及包覆于主管I和管连接件2的外周面上的纤维复合材料层3。其中,管连接件2的外周面上形成有凹槽21。
[0052]本实用新型优选实施方式的制造方法主要包括如下步骤:S0.将管连接件2胶接或点焊连接至主管I的端部;S1.包覆纤维复合材料层3的步骤;S2.使得纤维复合材料层3固化成型的步骤。这些步骤并非是绝对需要的,在适当情况下,其中一个或
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