专利名称：物料输送机械、复合结构输送管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及物料输送相关技术，具体涉及一种复合结构输送管，还涉及该复合结构输送管的制造方法及使用该复合结构输送管的物料输送机械。
背景技术：
输送管是物料输送设备(如混凝土泵车、布料机等)必不可少的配套件，物料包括混凝土等，只有通过输送管的连续传输才能达到远距离正常输送。输送管一般要求内壁具有较高的耐磨性，还要求整体具有较好的韧性，此外重量也不能太重，否则将会使有重量限制的设备超重，同时还造成拆装难度大，影响工作效率， 且安全性不高。目前，在进行建筑作业时，一般通过输送机械将混凝土输送到预定的地点，以实施预定的作业。在输送混凝土过程中，混凝土通过输送管到达预定的地点，而输送管内壁需要持续承受混凝土泥浆的不断冲蚀和磨损，这样，输送管在输送预定量的混凝土后，就需要更换，频繁的更换输送管一方面会影响混凝土输送的效率，另一方面也增加了混凝土输送的成本。为了减少输送管的更换频率，降低混凝土的输送成本，当前已经采用了多种技术方案来延长输送管的使用寿命。根据其原理的不同，大致包括两种方式。一种方式是通过增加输送管的壁厚以提高输送管的使用寿命，进而减少输送管的更换频率。但这种方法无疑会加大工程机械臂架的重量，在输送混凝土泥浆时，非常容易使臂架过载，严重时会导致臂架支撑断裂、臂架侧板开裂等问题，造成安全事故。另一种方式是通过提高输送管的硬度以增加输送管的耐磨性，进而增加输送管的使用寿命。增加硬度一般又包括两种方式，一是用特殊耐磨材料制作输送管，如用高锰钢或特殊耐磨材料铸造，这种方式制作的输送管成本过高，不适用于混凝土的输送。二是对输送管进行淬火处理，以提高输送管壁的硬度，这种方法制造的输送管的抗冲击性和韧性较低， 特别在向高处或需要更快地输送混凝土时，输送管都要承受较高的压力，在较高压力作用下，容易导致输送管脆裂、爆管，造成更大的安全事故。因此，通过增加输送管的壁厚或提高输送管硬度的方式来延长其使用寿命的方法都存在安全性隐患。举例而言，请参阅图1，图1是现有技术中一种输送管的截面结构示意图。如图1 所示，该输送管10为单层结构，包括管体11和法兰12，其中，该管体11通常采用钢或合金钢，该法兰12通常采用普通钢。该输送管10因需兼顾韧性及耐磨性，其内壁耐磨性受限，
同时重量偏重。请参阅图2，图2是现有技术中另一种输送管的截面结构示意图。如图2所示，该输送管20为双层结构，包括外管21、内管22以及法兰23，其中，该外管21通常采用高韧钢或复合材料，该内管22通常采用高耐磨合金钢或陶瓷，该法兰23通常采用普通钢。同样，该输送管20也存在重量偏重的问题。
此外，现有技术中还有一种外管采用复合材料、内管采用超高分子量聚乙烯的双层管，其外管有防爆功能，但外管抗剪切能力差，易碰伤或摔坏，且复合材料成本过高，实用性并不強。由此可见，现有技术中的输送管至少具有如下缺点1、单层管因需兼顾韧性及耐磨性，其内壁耐磨性受限，同时重量偏重；2、采用钢材质的双层管也存在重量偏重的问题，有可能会使有重量限制的设备超重，同时还造成拆装难度大，影响工作效率，且安全性不高；3、采用复合材料外管的双层管虽然重量较轻，但外管抗剪切能力差，易碰伤或摔坏，且复合材料成本过高，实用性并不強。
发明内容
本发明提供ー种输送机械、复合结构输送管及其制造方法，能够解决现有技术中输送管存在的重量偏重、安全性不高、抗剪切能力差、成本过高以及实用性不强的问题。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种复合结构输送管， 该复合结构输送管包括外管和内管，该外管采用轻质合金材料；该内管采用轻质耐磨材料； 该内管设于该外管内，其中，该轻质合金材料为铝合金、镁合金或钛合金，该轻质耐磨材料为耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酷。其中，该复合结构输送管还包括法兰单元，该法兰単元一体成型于该外管的端部， 该内管的端部一体成型有法兰卡ロ，该法兰単元与该法兰卡ロ适配以将该内管固定于该外管内。其中，该法兰卡ロ呈凸台状，该法兰単元的内侧呈凹环槽状，用干与该凸台状的法兰卡ロ相适配。其中，该外管分为两半或多半，该两半或多半外管采用焊接、铆接或螺接的方式相配合将该内管包围。其中，该复合结构输送管还包括法兰单元，该内管的端部突出于该外管的端部以形成安装部，该法兰单元套设于该安装部上并与该外管和该内管相配合。其中，该法兰単元采用焊接、铆接或螺接的方式与该外管和该内管相配合。为解决上述技术问题，本发明采用的另ー个技术方案是提供ー种物料输送机械， 该物料输送机械包括上述的复合结构输送管。为解决上述技术问题，本发明采用的另ー个技术方案是提供一种复合结构输送管的制造方法，包括以下步骤采用轻质合金材料形成外管；采用轻质耐磨材料形成内管；以及将该内管设于该外管内；其中，在该采用轻质合金材料形成外管的步骤中，选用铝合金、镁合金或钛合金作为该轻质合金材料；在该采用轻质耐磨材料形成内管的步骤中，选用耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯作为该轻质耐磨材料。其中，在该采用轻质合金材料形成外管的步骤中，还包括步骤在该外管的端部一体成型法兰单元，该法兰单元呈凹环槽状；在采用轻质耐磨材料形成内管的步骤中，还包括步骤在内管的端部一体成型法兰卡口，该法兰卡口呈凸台状；在将该内管设于该外管内的步骤中，还包括步骤将该法兰单元与该法兰卡口适配以使该内管固定于该外管内。在将该内管设于该外管内的步骤中，还包括步骤将该外管分为两半或多半制造， 采用焊接、铆接或螺接的方式将该两半或多半外管相配合以包围该内管。其中，在将该内管设于该外管内的步骤中，还包括步骤使该内管的端部突出于该外管的端部以形成安装部。其中，该制造方法进一步包括以下步骤采用轻质合金材料形成法兰单元；将该法兰单元套设于该安装部上并采用焊接、铆接或螺接的方式与该外管和内管相配合。本发明的有益效果是区别于现有技术的情况，本发明公开的复合结构输送管外管为低密度、高强度、高韧性材料，可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输送管不变形也不爆裂，相比复合材料具有更好的抗剪切能力，不易碰伤或摔坏，且成本相对较低；内管为轻质耐磨材料，可在较轻的重量下提供足够的耐磨性，产品的整体重量相比钢材的输送管可减轻50%以上，使得拆装方便、效率及安全性均大为提高，且工艺简单，内层不需要后续的热处理。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中图1是现有技术中一种输送管的截面结构示意图；图2是现有技术中另一种输送管的截面结构示意图；图3是根据本发明一优选实施例的复合结构输送管的分解结构示意图；图4是图3中所示的复合结构输送管的组合结构示意图；图5是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的分解结构示意图；图6是图5中所示的复合结构输送管的组合结构示意图；图7是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的分解结构示意图，其中， 外管与内管未组合；图8是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的分解结构示意图，其中， 外管与内管已组合；图9是图7和图8中所示的复合结构输送管的组合结构示意图；图10是图9所示的复合结构输送管的放大截面结构示意图；图11是根据本发明一优选实施例的复合结构输送管的制造方法的流程示意图；图12是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的制造方法的流程示意图；图13是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的制造方法的流程示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请ー并參阅图3和图4，其中，图3是根据本发明ー优选实施例的复合结构输送管的分解结构示意图；图4是图3中所示的复合结构输送管的組合结构示意图。如图3和图4所示，本发明实施例提供一种复合结构输送管30，该复合结构输送管30用于输送物料，在本实施例中，该复合结构输送管30为常用的直管，该复合结构输送管30包括外管31和内管32。其中，该外管31采用铝合金、镁合金或钛合金等轻质合金材料一体成型；该内管 32采用耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯等轻质耐磨材料一体成型，具体地，耐磨陶瓷可采用加压烧结的方法一体成型，超高分子量聚乙烯及复合聚氨酯可采用热压成型的方法一体成型；该内管32设于该外管31内。在本实施例中，该复合结构输送管30还包括法兰单元33，该法兰単元33 —体成型于该外管31的端部，该内管32的端部一体成型有法兰卡ロ 322，该法兰単元33与该法兰卡 ロ 322适配以将该内管32固定于该外管31内。在优选实施例中，该法兰卡ロ 322呈凸台状，图3中示出的法兰卡ロ 322为连续的凸台状，当然，该法兰卡ロ 322也可为离散的凸台状。该法兰単元33的内侧(即朝向法兰卡ロ 322的侧面)呈凹环槽状，该凹环槽状的法兰单元33在其内侧恰好收容该凸台状的法兰卡ロ 322，使得该内管32固定于该外管31内。本领域技术人员容易想到，将该内管32固定于该外管31内的方式并不限于此，上述的凸台状及凹环槽状结构反过来设置亦可，即法兰单元33的内侧呈凸台状，法兰卡ロ 322呈凹环槽状。当然，法兰卡ロ 322和法兰单元33的具体形状并不限于附图所示，其可根据实际安装要求进行设计，例如，法兰单元33上可设有相应的安装孔等，以便于与其他外部法兰相连接。在本实施例中，该外管31分为两半，该两半外管31采用焊接、铆接或螺接的方式相配合将该内管32包围，其中，焊接、铆接或螺接的方式可參照现有技术常用的方式，此处不再赘述。当然，该外管31并不限于分为两半，在其他实施例中，该外管31分为亦可根据需要分为多半，同样，将该多半外管31采用焊接、铆接或螺接的方式相配合将该内管32包围。本实施例提供的复合结构输送管30的外管31和内管32均一体成型，外管31为低密度、高強度、高韧性材料，可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输送管不变形也不爆裂，相比复合材料具有更好的抗剪切能力，不易碰伤或摔坏，且成本相对较低；内管32 为轻质耐磨材料，可在较轻的重量下提供足够的耐磨性，产品的整体重量相比钢材的输送
7管可减轻50%以上，使得拆装方便、效率及安全性均大为提高，且工艺简单，内层不需要后续的热处理。并且外管31和内管32的端部分别一体成型有法兰单元33和法兰卡口 322， 该法兰单元33与该法兰卡口 322适配以将该内管32固定于该外管31内，无需额外设置独立的法兰单元，省去了独立法兰单元需要与外管和内管的焊接工艺，同时保证了产品的整体韧性和强度。请一并参阅图5和图6，其中，图5是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的分解结构示意图；图6是图5中所示的复合结构输送管的组合结构示意图。如图5和图6所示，本发明实施例提供一种复合结构输送管40，该复合结构输送管40用于输送物料，本实施例提供的复合结构输送管40与图3和图4中所示复合结构输送管30大致相同，本实施例提供的复合结构输送管40亦包括外管41和内管42。其中，该外管41采用铝合金、镁合金或钛合金等轻质合金材料一体成型；该内管 42采用耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯等轻质耐磨材料一体成型，具体地，耐磨陶瓷可采用加压烧结的方法一体成型，超高分子量聚乙烯及复合聚氨酯可采用热压成型的方法一体成型；该内管42设于该外管41内。在本实施例中，该复合结构输送管40还包括法兰单元43，该法兰单元43 —体成型于该外管41的端部，该内管42的端部一体成型有法兰卡口 422，该法兰单元43与该法兰卡口 422适配以将该内管42固定于该外管41内。在优选实施例中，该法兰卡口 422呈凸台状，图5中示出的法兰卡口 422为连续的凸台状，当然，该法兰卡口 322也可为离散的凸台状。该法兰单元43的内侧(即朝向法兰卡口 422的侧面)呈凹环槽状，该凹环槽状的法兰单元43在其内侧恰好收容该凸台状的法兰卡口 422，使得该内管42固定于该外管41内。本领域技术人员容易想到，将该内管42固定于该外管41内的方式并不限于此，上述的凸台状及凹环槽状结构反过来设置亦可，即法兰单元43的内侧呈凸台状，法兰卡口 422呈凹环槽状。当然，法兰卡口 422和法兰单元43的具体形状并不限于附图所示，其可根据实际安装要求进行设计，例如，法兰单元43上可设有相应的安装孔等，以便于与其他外部法兰相连接。在本实施例中，该外管41分为两半，该两半外管41采用焊接、铆接或螺接的方式相配合将该内管42包围，其中，焊接、铆接或螺接的方式可参照现有技术常用的方式，此处不再赘述。当然，该外管41并不限于分为两半，在其他实施例中，该外管41分为亦可根据需要分为多半，同样，将该多半外管41采用焊接、铆接或螺接的方式相配合将该内管42包围。本实施例提供的复合结构输送管40与图3和图4中所示复合结构输送管30的不同之处在于，本实施例提供的复合结构输送管40为弯管，适用于复合结构输送管的弯折处的连接。本实施例提供的复合结构输送管40的外管41和内管42均一体成型，外管41为低密度、高强度、高韧性材料，可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输送管不变形也不爆裂，相比复合材料具有更好的抗剪切能力，不易碰伤或摔坏，且成本相对较低；内管42 为轻质耐磨材料，可在较轻的重量下提供足够的耐磨性，其整体重量相比钢材的输送管可减轻50%以上，使得拆装方便、效率及安全性均大为提高，且工艺简单，内层不需要后续的热处理。并且外管41和内管42的端部分别一体成型有法兰单元43和法兰卡口 422，该法兰单元43与该法兰卡口 422适配以将该内管42固定于该外管41内，无需额外设置独立的法兰单元，省去了独立法兰单元需要与外管和内管的焊接工艺，同时保证了产品的整体韧性和强度。上文以直管和弯管为例阐述了复合结构输送管的结构，然而本领域技术人员完全可以想到将上述结构应用到锥管上，因此，锥管的具体结构在此不再赘述。请一并参阅图7至图10，本发明实施例提供一种复合结构输送管50，该复合结构输送管50包括外管51、内管52以及法兰单元53，其中，该外管51及该法兰单元53采用铝合金、镁合金或钛合金等轻质合金材料；该内管52采用耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯等轻质耐磨材料一体成型，具体地，耐磨陶瓷可采用加压烧结的方法一体成型，超高分子量聚乙烯及复合聚氨酯可采用热压成型的方法一体成型；该内管52设于该外管51 内，该外管51和该内管52具有适配的直径，可采用挤压的方式将内管52设于外管51内。在本实施例中，该内管52的端部突出于该外管51的端部以形成安装部522，该法兰单元53套设于该安装部522上并与该外管51和该内管52相配合。在具体实施例中，该法兰单元53可采用焊接、铆接或螺接的方式与该外管51和该内管52相配合，其中，焊接、 铆接或螺接的方式可参照现有技术常用的方式，此处不再赘述。应当注意的是，当然，该法兰单元53的具体形状并不限于附图所示，其可根据实际安装要求进行设计。本实施例提供的复合结构输送管50的外管51和内管52均一体成型，外管51为低密度、高强度、高韧性材料，可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输送管不变形也不爆裂；内管52为轻质耐磨材料，可在较轻的重量下提供足够的耐磨性，其整体重量相比钢材的输送管可减轻50%以上。并且设置有独立的法兰单元53，使得外管51、内管52以及法兰单元53的模具均为简化。此外，本发明还提供一种输送机械(未图示)，该输送机械用于输送物料，该输送机械包括上述的复合结构输送管。请参阅图11，本发明还提供一种复合结构输送管的制造方法，包括以下步骤步骤S11、采用轻质合金材料形成外管，例如选用铝合金、镁合金或钛合金等作为该轻质合金材料；步骤S12、采用轻质耐磨材料形成内管，例如选用耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯等作为该轻质耐磨材料；步骤S13、将该内管设于该外管内，具体方式见下文介绍。具体而言，请一并参阅图12，图12是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的制造方法的流程示意图。在本实施例中，复合结构输送管的制造方法包括以下步骤步骤S21、形成内管和外管，具体形成方式与图11所示类似，此处不再重复描述；步骤S22、在该外管的端部一体成型法兰单元，该法兰单元呈凹环槽状；步骤S23、，在该内管的端部一体成型法兰卡口，该法兰卡口呈凸台状；步骤S24、将该凹环槽状的法兰单元与该凸台状的法兰卡口适配以将该内管固定于该外管内，例如将该外管分为两半制造，采用焊接、铆接或螺接的方式将该两半外管相配合以包围该内管，当然，该外管亦可分为多半制造，并采用焊接、铆接或螺接的方式将该多半外管相配合以包围该内管。本实施例提供的复合结构输送管的制造方法エ艺简単，其中外管和内管的端部分别一体成型有法兰单元和法兰卡ロ，无需额外设置独立的法兰单元，省去了独立法兰单元需要与外管和内管的焊接エ艺，同时保证了产品的整体韧性和強度。请ー并參阅图13，图13是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送管的制造方法的流程示意图。在本实施例中，复合结构输送管的制造方法包括以下步骤步骤S31、形成内管和外管，具体形成方式与图11所示类似，此处不再重复描述， 其中，内管与外管具有适配的直径；步骤S32、采用挤压的方式将内管插入外管内，并使该内管的端部突出于该外管的端部以形成安装部；步骤S33、采用轻质合金材料形成法兰单元，该法兰単元与该内管具有适配的直径；步骤S34、将该法兰单元套设于该安装部上并采用焊接、铆接或螺接的方式与该外管和内管相配合，其中，焊接、铆接或螺接的方式可參照现有技术常用的方式，此处不再赘本发明提供的复合结构输送管的制造方法エ艺简単，所制得的复合结构输送管结构紧凑、韧性好且整体强度较佳。综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明公开的复合结构输送管外管为低密度、高強度、高韧性材料，可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输送管不变形也不爆裂，相比复合材料具有更好的抗剪切能力，不易碰伤或摔坏，且成本相对较低；内管为轻质耐磨材料，可在较轻的重量下提供足够的耐磨性，产品的整体重量相比钢材的输送管可减轻50%以上，使得拆装方便、效率及安全性均大为提高，且エ艺简单，内层不需要后续的热处理。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种复合结构输送管，其特征在于，包括外管，采用轻质合金材料；以及内管，采用轻质耐磨材料；其中，所述内管设于所述外管内，所述轻质合金材料为铝合金、镁合金或钛合金，所述轻质耐磨材料为耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的复合结构输送管，其特征在于，所述复合结构输送管还包括法兰单元，所述法兰单元一体成型于所述外管的端部，所述内管的端部一体成型有法兰卡口，所述法兰单元与所述法兰卡口适配以将所述内管固定于所述外管内。
3.根据权利要求2所述的复合结构输送管，其特征在于，所述法兰卡口呈凸台状，所述法兰单元的内侧呈凹环槽状，用于与所述凸台状的法兰卡口相适配。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合结构输送管，其特征在于，所述外管分为两半或多半，所述两半或多半外管采用焊接、铆接或螺接的方式相配合将所述内管包围。
5.根据权利要求1所述的复合结构输送管，其特征在于，所述复合结构输送管还包括法兰单元，所述内管的端部突出于所述外管的端部以形成安装部，所述法兰单元套设于所述安装部上并与所述外管和所述内管相配合。
6.根据权利要求5所述的复合结构输送管，其特征在于，所述法兰单元采用焊接、铆接或螺接的方式与所述外管和所述内管相配合。
7.—种物料输送机械，其特征在于，所述物料输送机械包括根据权利要求1至6中任一项所述的复合结构输送管。
8.一种复合结构输送管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤采用轻质合金材料形成外管；采用轻质耐磨材料形成内管；以及将所述内管设于所述外管内；其中，在所述采用轻质合金材料形成外管的步骤中，选用铝合金、镁合金或钛合金作为所述轻质合金材料；在所述采用轻质耐磨材料形成内管的步骤中，选用耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯作为所述轻质耐磨材料。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在所述采用轻质合金材料形成外管的步骤中，还包括步骤在所述外管的端部一体成型法兰单元，所述法兰单元呈凹环槽状；在所述采用轻质耐磨材料形成内管的步骤中，还包括步骤在所述内管的端部一体成型法兰卡口，所述法兰卡口呈凸台状；在所述将所述内管设于所述外管内的步骤中，还包括步骤将所述法兰单元与所述法兰卡口适配以使所述内管固定于所述外管内。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的制造方法，其特征在于，在所述将所述内管设于所述外管内的步骤中，还包括步骤将所述外管分为两半或多半制造，采用焊接、铆接或螺接的方式将所述两半或多半外管相配合以包围所述内管。
11.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在将所述内管设于所述外管内的步骤中，还包括步骤使所述内管的端部突出于所述外管的端部以形成安装部。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在干，所述制造方法进ー步包括以下步骤采用轻质合金材料形成法兰单元；将所述法兰单元套设于所述安装部上并采用焊接、铆接或螺接的方式与所述外管和内管相配合。
全文摘要
本发明公开一种复合结构输送管及其制造方法，该复合结构输送管包括外管和内管，其中，该外管采用轻质合金材料；该内管采用轻质耐磨材料；该内管设于该外管内。此外，本发明还公开一种包括上述复合结构输送管的物料输送机械。本发明公开的复合结构输送管外管为低密度、高强度、高韧性材料，可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输送管不变形也不爆裂，相比复合材料具有更好的抗剪切能力，不易碰伤或摔坏，且成本相对较低；内管为轻质耐磨材料，可在较轻的重量下提供足够的耐磨性，产品的整体重量相比钢材的输送管可减轻50％以上，使得拆装方便、效率及安全性均大为提高，且工艺简单，内层不需要后续的热处理。
文档编号F16L57/06GK102537533SQ20111041591
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者刘昆吾, 王佳茜 申请人:中联重科股份有限公司