一种输送设备及其输送弯管
技术领域
本发明涉及一种输送管的相关技术,特别涉及一种输送弯管和带有该输送弯管的输送设备。
背景技术
在利用混凝土泵车进行施工作业时,其输送管的内壁承受着混凝土泥浆的冲蚀和磨损,这就使得输送管的耐磨性能非常关键,其耐磨性能的高低不仅关系输送管的使用寿命长短,还会影响混凝土泵车的工作稳定性。
输送管由输送直管和输送弯管连接而成;在使用中,输送弯管要承受混凝土泥浆转向而产生的冲击;因此,输送弯管的耐磨性能和强度成为影响输送管整体寿命的重要因素。为了提高输送弯管的耐磨性能,从材料和结构上,现有技术中已经提供多种技术方案。以下介绍几种比较典型的输送弯管。
第一种是单层整体式弯管。该弯管由高锰钢或耐磨合金铸造而成。单层整体式弯管一般通过增加管壁壁厚和淬火硬度来提高其耐磨性能。由于增加管壁壁厚无疑会加大整个臂架***的承重量,非常容易导致相关部件的过载,产生配管支撑断裂、臂架侧板开裂等问题,因此,弯管厚度受到限制。另外,由于弯管要承受着泵送高压,若弯管淬火硬度过高,会导致弯管脆裂,进而产生爆管,造成安全事故,因此,弯管淬火硬度不能过高。厚度和硬度使该弯管的耐磨性能受到很大的限制,无法满足当前输送混凝土泥浆的需要。
第二种是双层金属弯管。该弯管包括内管和外管,内管由高铬铸铁铸或其他耐磨性能较好的材料铸造而成,具有较高的耐磨性能;外管由低碳高强度钢或其他强度较高的材料铸造而成;外管套在内管外,形成对内管具有保护作用的保护层。这种弯管的不足在于:制作工艺比较复杂,使得其制作成本比较高;且铸造容易产生缺陷,使得弯管质量非常不稳定。
第三种是陶瓷复合弯管。该弯管也包括内管和外管,外管为钢材或者玻璃钢制作而成,内管由耐磨性能较高的陶瓷制作而成。该弯管由于采用陶瓷制作内管,具有重量轻,耐磨性能高的优点。根据陶瓷复合弯管内管结构的不同,陶瓷复合弯管包括贴片式、整体式、拼接式等不同形式。
专利文献CN201014117Y公开一种贴片式陶瓷复合弯管。该弯管的外管为金属材料,内管包括多个较小的陶瓷片,陶瓷片分别粘接在外管内壁面,并组成一个完整的内管。利用陶瓷片耐磨性能,内管具有较高的耐磨性能,形成该弯管的耐磨层;外管对内管起到保护作用。但这种弯管也存在一些不足:
首先,由于内管包括很多陶瓷片,在制作时,需要分别粘在外管内壁上,且粘接工作面位于外管内壁面,使得生产周期较长,生产效率低,生产成本较高;因此,该弯管不适合大批量生产。
其次,由于粘接工作面位于外管内,很难保证粘接质量,也很难保证由很多个陶瓷片形成的内管内壁面的平整度;内管内壁面平整度较低,就会增加混凝土泥浆对内管的冲击,这就使得陶瓷片非常容易脱落,造成弯管局部失效。
专利文献CN2720228Y公开了一种整体式陶瓷复合弯管,该弯管的外管为金属材料,内管为整体式陶瓷管。这种弯管的主要缺点是:
首先,整体陶瓷弯管形成的内管不仅制作工艺复杂,且制作过程中,不可控因素很多,导致其成品率低,使得该弯管生产成本较高。
其次,为了保证内管外壁与外管内壁之间的配合,需要非常复杂的工艺过程对该弯管进行装配,这就使得该弯管装配非常困难;在实际应用中也很难保证内管与外管之间的配合精度。
再次,由于很难保证内管外壁与外管内壁之间的配合精度,在内管外壁与外管内壁之间就会存在相应的间隙,该间隙的存在必然会影响陶瓷弯管的抗冲击性能,使得该弯管难以获得较长的使用寿命。
专利文献CN201416721Y提供了一种拼接式陶瓷复合弯管,该弯管的外管为金属材料,内管为陶瓷环拼接而成,在内管和外管之间通过粘接相连,陶瓷环材料为氧化铝。这种弯管的主要缺点是:
首先,内管外壁与外管的内壁之间会存在相应的间隙,环形结构使得内管抗冲击性能差,产品质量不稳定。且普通氧化铝陶瓷脆性大,抗冲击性能差,容易发生破裂和脱离,从而使该弯管提前失效,使用寿命较短。
其次,由于弯管中曲率最大部分受到的冲击和磨损均最严重,该部分磨损速度快、易产生破裂现象;这不仅降低的弯管的整体使用寿命,也造成陶瓷材料的浪费。
因此,如何在提高输送弯管的制作工艺性的同时,提高其使用性能仍然是本领域技术人员面对的一个技术难题。该技术难题不仅存在于输送混凝土泥浆的输送管中,还存在于输送灰渣等与混凝土泥浆具有相似性质的输送弯管中。
发明内容
针对上述问题,本发明的第一个目的在于提供一种输送弯管,该输送弯管具有较好的制作工艺性,同时具有较高的使用性能。
在提供上述耐磨输送管的基础上,本发明的第二个目的在于提供了一种包括该输送弯管的输送设备。
为了实现上述第一个目的,本发明提供的输送弯管包括外管和内管,所述内管和外管之间具有粘接层,所述内管由至少两个内管条拼接而成,多个内管条的端面形成内管的端面;所述内管条之间的拼接缝与所述输送弯管的中心线平行。
可选的,所述内管由两个径向截面为半环形的内管条拼接而成。
可选的,所述内管条由多个沿所述输送弯管的中心线顺序排列的半环拼接而成。
可选的,一个所述内管条的一个半环与另一个所述内管条的一个半环相对,并形成一个整环。
可选的,一个所述内管条的一个半环的周向切面与另一个内管条中的两个半环之间的拼接缝相对应。
可选的,在所述内管条中,在所述输送弯管的中心线方向上,位于中间的预定数量的半环的耐磨性与位于两端的预定数量的半环分别由第一材料和第二材料制作,所述第一材料的耐磨性能和抗冲击性能高于第二材料的耐磨性能和抗击性能。
可选的,所述第一材料为纤维增强增韧性陶瓷或高耐磨金属,所述第二材料为耐磨金属或耐磨陶瓷。
可选的,所述内管的外弧部分的厚度大于其内弧部分的厚度;在所述输送弯管的中心线方向上,所述外弧部分的中间位置的厚度大于该外弧部分的两端位置的厚度。
可选的,所述半环均为中心线为直线的直管的一部分。
为了实现上述第二个目的,本发明提供的输送设备包括输送管,所述输送管包括直管和弯管,所述弯管为上述任一种输送弯管。
本发明提供的输送弯管中,其内管由多个内管条拼接而成。与现有的贴片式陶瓷复合管相比,内管由多个内管条拼接而成,可以减少粘接次数,缩短输送弯管的生产周期,提高生产效率,降低生产成本,使该输送弯管能够满足进行大规模生产的需要;同时,内管条还有利于保证粘接质量,提高内管内壁面的平滑度,减小混凝土泥浆的流动阻力和混凝土泥浆对内管的冲击,延长内管的使用寿命。与整体式陶瓷复合弯管相比,内管条制作更加容易,成品率更高;同时,可以更容易地保证内管与外管的配合精度,方便输送弯管的装配,使外管内表面与内管外表面之间更好配合,充分发挥外管的保护功能,提高内管的抗冲击性能,进而提高输送弯管的使用寿命。与现有拼接式陶瓷复合管相比,在与输送弯管中心线垂直的截面上,各内管条分别通过粘接层与外管固定;可以提高内管与外管之间固定的可靠性,使外管更好地发挥对内管的保护功能;同时,利用各内管条之间的拼接缝,为内管条的形变提供更大的余地,使内管条能够分别发挥作用,进而提高内管的整体抗冲击性能,提高输送弯管的整体强度,克服了现有环形结构整体抗冲击性差的不足。总之,与现有技术提供的输送弯管相比,本发明提供的输送弯管具有较好的制作工艺性,同时具有较高的使用性能。
在进一步的技术方案中,内管条之间的拼接缝与所述输送弯管的中心线平行。该技术方案中,各内管条沿预定弧线延展,不仅使制作内管条的工艺更加简单,也有利于内管条的粘接,提高内管与外管之间固定的可靠性。
在进一步的技术方案中,所述内管由两个内管条拼接而成。该技术方案通过减小内管拼块数量的方式提高了输送弯管的制作工作性;更重要的是,两个内管条相拼接形成内管,内管条的径向截面分别为半环结构;这样一方面可以提高内管与外管固定的可靠性,另一方面可以利用两个内管条之间存在的间隙,为内管条的形变提供相应的余地,提高内管的韧性,进而提高输送弯管的整体强度。
在进一步的技术方案中,所述内管条由多个半环拼接而成。该技术方案中,多个半环拼接形成内管条,这样可以避免中心线方向上、内管条不同部分之间的相互影响,使内管条的各个半环通过粘接层更好地与外管固定,提高内管与外管的接合程度,更好发挥外管的保护功能。
在进一步的技术方案中,一个所述内管条的一个半环与另一个所述内管条的一个半环相对,并形成一个整环。该技术方案中,在内管的轴向及周向方向均具有相应的拼接缝,这样一方面可以通过粘接更好使各半环与外管固定,另一方面可以利用各部分之间的拼接缝,进一步地为内管条部分的形变提供更大的余地,提高内管的抗冲击性能,进而提高输送弯管的整体强度;由于内管的各半环的数量远远少于贴片式陶瓷复合管,可以克服贴片式陶瓷复合管存在的不足。
在进一步的技术方案中,一个所述内管条的一个半环的周向切面与另一个内管条中的两个半环之间的拼接缝相对应。该技术方案可以在轴向方向上,使内管各部分相关联,提高内管整体刚性,使内管具有适合的刚性和抗冲击性能。
在进一步的技术方案中,在所述内管条中,在中心线方向上,位于中间的预定数量的半环的耐磨性与位于两端的预定数量的半环分别由第一材料和第二材料制作,所述第一材料的耐磨性能和抗冲击性能高于第二材料的耐磨性能和抗冲击性能。这样可以提高内管中间部的使用周期,充分利用耐磨材料,提高输送弯管的整体使用寿命。
在进一步的技术方案中,内管的外弧部分的厚度大于其内弧部分的厚度;在中心线方向上,所述外弧部分的中间位置的厚度大于该外弧部分两端位置的厚度。这样可以使输送弯管磨损速度较快的位置具有更长的使用周期,实现输送弯管的等寿命,充分利用耐磨材料,提高输送弯管的整体使用寿命。
在进一步的技术方案中,所述半环均为直管的一部分。这样通过切割直管就可以获得各半环;而制作直管比制作弯管具有更高的生产效率;这样可以大幅度地降低输送弯管的制作成本。
由于上述输送弯管具有上述技术效果,包括该输送弯管的输送设备也具有相对应的技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的输送弯管的纵向截面示意图;
图2是图1中的A向视图;
图3是图1中B-B剖视结构图;
图4是本发明实施例二提供的输送弯管的纵向截面示意图;
图5是图4中的C-C剖视结构示意图;
图6是实施例三提供的输送弯管的径向截面示意图,该图的剖切位置与图5的剖切位置及投影方向相同;
图7是本发明实施四提供的输送弯管的纵向截面示意图;
图8是实施例四提供输送弯管中,内管的受力原理示意图;
图9是本发明实施例五提供的输送弯管中,内管的结构示意图;
图10是本发明实施例六提供的输送弯管中,内管的结构示意图;
图11是通过切割直管获得内管拼接部分的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。应当说明的是:本发明中提供的输送弯管不限于输送混凝土,也可以应用于输送灰渣、其他泥浆或者与混凝土泥浆具有相似性能的其他物料。
对于输送弯管来讲,其中心线为曲线,且该曲线位于一纵向平面内,为了描述的方便;本申请文件中,沿与该曲线垂直的平面剖切形成的截面称为径向截面,沿上述纵向平面剖切形成的截面称为纵向截面。
请参考图1和图2,图1是本发明实施例一提供的输送弯管的纵向截面示意图,图2是图1中的A向视图。该输送弯管包括法兰100、外管200、粘接层300、内管400和耐磨套500,该输送弯管的中心线为O-O。外管200套在内管400外,粘接层300位于外管200与内管400之间,并将外管200与内管400粘接固定在一起,形成管输送弯管的管身。法兰100固定在管身两端,法兰100可以与外管200固定相连,也可以同时与内管400固定相连。在法兰100内侧,还设置有与法兰100内壁面固定的耐磨套500,耐磨套500内端与内管400端部相抵触。耐磨套500的作用在于提高输送弯管端部内壁的耐磨性能。
结合图1,请参考图3,图3是图1中B-B剖视结构图。与现有技术不同之处在于:内管400由多个内管条410拼接而成,且多个内管条410的端面形成内管400的端面,即各内管条410从内管400一端延伸到另一端;优选的技术方案中,内管条410之间的拼接缝与中心线为O-O平行;这样,内管400就由多个沿其中心线方向延伸的内管条410拼接成。本例中,四个内管条410顺序沿外管200内壁的周向排列,拼接成一个完整的内管400,形成四条拼接缝S。制作内管条410的材料可以有多种选择,可以是耐磨性能较高的金属材料,比如:高速钢、高铬铸铁、工具钢、耐磨合金钢等等,也可以是具有相应耐磨性能的陶瓷材料,陶瓷可以是氧化铝陶瓷或者是纤维增强增韧性陶瓷等等,其中,纤维增强增韧性陶瓷的基体材料可以是氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化铝、莫来石、碳化钛、氮化硅等陶瓷材料;增强增韧纤维可以是陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、金属纤维等等。为了降低输送弯管的重量,优选至少部分内管条由适当的陶瓷材料制作。
与现有的贴片式复合管相比,实施例一中,内管400有多个沿其中心线方向延伸的内管条410组成,将各内管条410粘接在外管200内壁上,就可以形成内管,进而可以减少形成内管400时粘接的次数,缩短输送弯管的生产周期,提高生产效率,降低生产成本,且能够满足规模化生产的需要;同时,沿输送弯管中心方向延伸的内管条410还有利于保证粘接质量,提高内管400内壁面的平整度,进而为减小混凝土泥浆的流动阻力及混凝土泥浆对内管400的冲击提供前提。与整体式复合弯管相比,本实施例一中的内管条410制作更加容易,成品率更高,生产效率更高,使得实施例一提供的输送弯管具有更优良的制作工艺性;同时,可以更容易地保证内管400与外管200之间的配合精度,使外管200内表面与内管400外表面之间更好配合;这不仅能够方便输送弯管的装配,还能够充分发挥外管200对内管400的保护功能,提高内管400的抗冲击性能,进而提高输送弯管的整体强度,延长输送弯管的使用寿命。与现有的拼接式复合管相比,在与中心线O-O垂直的截面上,各内管条410分别通过粘接层300与外管200固定;这样可以提高内管400与外管200之间固定的可靠性,使外管200更好地发挥对内管400的保护功能;同时,利用各内管条410之间的拼接缝,为内管条410的形变提供更大的余地,使内管条410能够分别发挥作用,提高内管400的抗冲击性能,进而提高输送弯管的整体强度,克服了现有环形结构整体抗冲击性差的不足。因此,与现有技术提供的输送弯管相比,本实施例提供的输送弯管具有较好的制作工艺性,同时具有较高的使用性能。
内管条410之间的拼接缝不限于与所述输送弯管的中心线O-O平行,其拼接缝可以为螺旋线状态,且该螺旋线的中心线与中心线O-O重合,使上述内管条410呈螺旋状延展,也能够实现本发明的目的。
如图4和图5,图4是本发明实施例二提供的输送弯管的纵向截面示意图,图5是图4中的C-C剖视结构示意图。内管400可以包括两个内管条410,且使两个内管条410相互对称,分别形成内管400的左半部分和右外部分,两部分形成两个拼接缝S。在内管400仅包括两部分时,该结构可以进一步地协调制作工艺性与使用性能之间的关系;更重要的是,使两个内管条410相互对称,在输送弯管的径向截面内,两个内管条410的径向截面分别为半环结构;这样一方面可以提高内管400与外管200固定的可靠性,另一方面可以利用两个内管条410之间存在的间隙,进一步地为内管条410的形变提供适当的余地,提高内管400的抗冲击性能,进而提高输送弯管的整体强度。在内管400包括两个内管条410时,两个内管条410的径向截面不限于为半环形结构,比如,可以使一个内管条410的径向截面的弧度小于180,使另一个内管条410径向截面的弧度大于180度,并保证二者能够拼接成一个完整的内管;但内条管410径向截面弧度以不小于90度为宜,以使两上内管条410可以相扣合,使二者之间产生相互支撑的作用力,保证内管400具有一定的刚性。
两个内管条410的拼接缝的位置也可以有多种选择。如图6所示,该图是实施例三提供的输送弯管的径向截面示意图,该图的剖切位置与图5的剖切位置及投影方向相同。该实施例中,内管400包括两个内管条410,且使两个内管条410分别形成内管400的外弧部分和内弧部分,同样形成两个拼接缝S,本例中,拼接缝S为曲线形状。该实施例提供的输送弯管同样能够产生相对应的技术效果。
在实施例二的基础上,本发明提供了另一种输送弯管。请参考图7,该图是本发明实施四提供的输送弯管的纵向截面示意图。与实施例二的不同之处在于,两个径向截面为半环结构的内管条410分别又由多个沿中心线O-O方向顺序排列的半环411拼接而成。该实施例中,多个半环411拼接形成内管条可以避免中心线方向上,内管条410不同部分之间的相互影响,使内管条410的各半环411通过粘接层300更好地与外管200固定,提高内管400与外管200的接合程度,更好发挥外管200的保护功能,提高输送弯管的整体强度。在两个内管条410分别形成内管的外弧部分和内弧部分时,两个内管条410也可以由多个沿中心线O-O方向顺序排列的半环411拼接而成。
为了提高内管400的刚度,还可以使两个内管条410的半环410一一对应,使一个内管条410的半环411与另一个内管条410的半环411相对形成一个整环。请参考图8,该图是实施例四提供输送弯管中,内管的受力原理示意图。半环411a与半环411b相对,半环411a周向切面与半环411b周向切面相对,扣合形成一个整环,二者扣合面形成相应的拼接缝,在该间隙中充满粘接材料。在半环411a受到向外的压力F作用时,由于半环411a与半环411b保持分离,并不会将作用力传递给半环411b,半环411a向粘接层300施加压力,并通过粘接层300将压力F传递给外管200;这样不仅可以充分发挥外管200对内管400的保护作用,而且可以提高内管400的抗冲击性能,进而提高输送弯管的整体强度。该结构的输送弯管中,由于内管条410由多个部分形成,还具有加工工艺要求低,生产效率高,加工质量容易保证的优点。
另外,也可以在中心线方向上,使两个内管条410的半环411相错;如图9所示,该图是本发明实施例五提供的输送弯管中,内管的结构示意图。该实施例中,形成内管400外弧部分的一个内管条410的半环411c的周向切面与形成内管400内弧部分内管条410的半环411d和半环411e之间的拼接缝相对应,半环411c的周向切面同时与半环411d与半环411e的部分周向切面相对应。这样不仅可以提高内管400的刚度,还可以在中心线O-O方向上,使多个半环411相关联,提高内管400的整体刚度。当然,两个内管条410的半环411相错结构也可以应用在两个内管条410分别形成内管400的左半部分和右半部分的情况。
另外,也可以使相邻的两个半环在周向上相错。如图10所示,该图是本发明实施例六提供的输送弯管中,内管的结构示意图。外弧部分中的半环411g与内弧部分中半环411h之间的拼接缝与半环411f轴向端面相对应,半环411f的轴向端面同时与半环411g与半环411h的部分轴向端面切面相对应。
对于输送弯管而言,在使用过程中,在材料相同的情况下,内管400的磨损速度和冲击力并不一致;一般来说,内管400的外弧部分的磨损速度和冲击力大于其内弧部分的磨损速度和冲击力;在中心线O-O方向上,外弧部分的中间位置的磨损速度大于该外弧部分两端位置的磨损速度。为此,还可以根据内管400各部分磨损速度,对内管400进行相应处理,以充分利用耐磨材料,提高输送弯管的整体使用寿命。本发明提供的两种处理方式。
第一种处理方式是:在内管400的材料相同的情况下,可以使内管400的外弧部分的厚度大于其内弧部分的厚度;同时,在中心线O-O方向上,使外弧部分的中间位置厚度大于该外弧部分两端位置的厚度。在内管400结构为上述各实施例提供的输送弯管时,可以通过选择不同厚度内管条410实现,或者选择不同厚度的半环411实现,内管400内壁平整度可以通过设置不同厚度的粘接层200实现,也可以使内管条410或半环411本身的厚度呈渐变方式变化。
第二种处理方式是,内管400的不同部分采用不同材料制作。在利用上述包括半环411的输送弯管中,该方式非常容易实现,即在不同的位置的半环411选用不同耐磨性能的材料制作。比如,在两个内管条410分别形成内管400的外弧部分与内弧部分时,可以选用耐磨性能和抗冲击性能较高的第一材料制作外弧部分的半环411,选用耐磨性能和抗冲击性能较低的第二材料制作内弧部分的半环411;同时,选用耐磨性能和抗冲击性能较高的第一材料制作靠近外弧部分两端部分的、预定数量的半环411,选用耐磨性能和抗冲击性能较低的第二材料制作靠近外弧部分两端部分的、预定数量的半环411。另外,也可以将位于中间的预定数量的半环411与两端的预定数量的半环411分别由耐磨性能较高和耐磨性能较低的材料制作。
另外,厚度与材料的选择也可以结合进行,以协调内管400内的厚度与耐磨性能。其中,耐磨性能较低的第二材料可以选用如氧化铝、氧化锆、莫来石、碳化硅、碳化硼、氮化铝等耐磨陶瓷材料或其他耐磨金属材料,耐磨性能和抗冲击性能较高的第一材料可以是高速钢、模具钢、耐磨合金钢、高铬铸铁等高耐磨金属,或者纤维增强增韧性陶瓷、高韧性陶瓷等材料。
形成上述半环411的具体方式有多种,可以通过直接成型方式获得,也可以通过直管切割法获得。
直接成型方式是直接将金属或者陶瓷成型为半环或整环结构;再通过切割,将整环切割成半环结构。该方法工艺简单、余料较少。
直管切割法即在一个中心线为直线的直管基础上获得上述半环411,形成的半环为该直管的一部分。该方法包括以下步骤:
第一步:先利用合适的材料制成直管,制成陶瓷直管或者金属直管。
第二步:根据内管弯曲角度及半环之间的角度关系,对上述直管进行切割。请参考图11,该图是通过切割直管获得内管拼接部分的原理图。如图所示,各切割面Q与直管中心线之间形成的锐角相等,且相邻的切割面Q相对于一个与直管中心线垂直的平面对称,切割形成的整环的纵向截面为梯形。
第三步,将切割形成的整环再沿通过其中心线的平面再进行分割,形成两个半环411。分割整环的角度可以根据内管条410在内管中的分布,及拼接半环411的需要确定。切割后,根据分割角度不同,按照图8、图9或图10等方式拼接成内管400。
在提供上述输送弯管的基础上,本发明还提供了一种输送设备,特别是用于输送混凝土的输送设备,输送设备可以是车载泵送设备、拖式泵送设备、泵车、包括搅拌筒的搅拌泵车及布料杆。该输送设备包括输送物料的输送管,输送管包括直管和弯管,弯管可以是上述任一种输送弯管。由于上述输送弯管具有上述技术效果,包括该输送弯管的输送设备也具有相对应的技术效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。