CN103453279B - S管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种S管，包括：管体，具有入口、出口、靠近入口的第一弯曲段、靠近出口的第二弯曲段、连接于第一弯曲段和第二弯曲段之间的连接段，其中，管体的内壁各处的横截面的上部轮廓和/或下部轮廓根据管体的内壁各处的磨损或积料情况有选择地形成变半径的曲线以使曲线所处的内壁的磨损或积料与该横截面的半径等于恒定半径时相比降低，恒定半径为沿横截面的宽度方向的最大半径。本发明提供的S管，将管体各处的内壁的横截面的上、下部轮廓根据管体内积料或磨损的情况有选择地设计为变半径的曲线，能够在流量不变的情况下，降低或提高流过管体内的混凝土流速，降低该处的积料或磨损情况，保证S管各处等寿命状态，减少材料浪费。

Description

S管

技术领域

本发明涉及混凝土泵送机械设备领域，特别地，涉及一种S管。

背景技术

目前，国内外混凝土泵送设备中分配机构有多种方式，S管形式的分配机构应用最广。

S管分配机构是一种往复摆动的机构，担负着将两砼缸内带压力的混凝土料通过间歇摆动的S管输送给同一出口的作用，该机构在泵送设备中为关键部件。S管为分配机构中的最重要的部件和易损件。由于流经S管的混凝土带有一定的压力和速度，容易在S管内造成磨损或堆积。根据不同型号的分配机构，需要对S管的长度、高度等参数进行变化，变化后的S管的磨损和堆积位置各部相同，但总结发现，磨损和堆积严重的位置主要集中在S管出口处的弯曲部分（如图1中的A区域）和入口处的弯曲部分（如图1中的B区域），导致S管的平均寿命缩短，无法满足等寿命使用的要求，造成了材料的浪费，同时也影响了混凝土泵送机械的工作效率和经济效率。

因此，S管一方面要降低磨损提高寿命，另一方面也需要使混凝土流动顺畅，减小泵送阻力。

发明内容

本发明目的在于提供一种S管，以解决现有混凝土泵送机构中的S管易磨损的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种S管，包括管体，管体，具有入口、出口、靠近入口的第一弯曲段、靠近出口的第二弯曲段、以及连接于第一弯曲段和第二弯曲段之间的连接段，其中，管体的内壁各处的横截面的上部轮廓和/或下部轮廓根据管体的内壁各处的磨损或积料情况有选择地形成变半径的曲线以使曲线所处的内壁的磨损或积料与该横截面的半径等于恒定半径时相比减少磨损或积料区域，恒定半径为沿横截面的宽度方向的最大半径。

进一步地，曲线所处的内壁的横截面的面积与该横截面的半径等于恒定半径时相比变大或变小，以使内壁的磨损或积料与内壁的横截面的半径等于恒定半径时相比减少磨损或积料区域。

进一步地，第二弯曲段的内壁的横截面为第一横截面，第一横截面的下部轮廓形成的曲线的半径大于第一横截面的第一恒定半径以使第一横截面的面积大于第一横截面为半径等于第一恒定半径的圆时的面积，第一恒定半径为沿第一横截面的宽度方向的最大半径。

进一步地，第一横截面的上部轮廓形成的曲线为半径等于第一恒定半径的半圆形曲线。

进一步地，第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于第一恒定半径。

进一步地，第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于第一恒定半径。

进一步地，第二弯曲段的内壁的横截面为第一横截面，第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于第一横截面的第一恒定半径以使第一横截面的面积大于第一横截面为半径等于第一恒定半径的圆时的面积，第一恒定半径为沿第一横截面的宽度方向的最大半径。

进一步地，第二弯曲段的内壁的横截面为第一横截面，第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于第一横截面的第一恒定半径以使第一横截面的面积小于第一横截面为半径等于第一恒定半径的圆时的面积，第一恒定半径为沿第一横截面的宽度方向的最大半径。

进一步地，第一弯曲段的内壁的横截面为第二横截面，第二横截面的下部轮廓形成的曲线的半径大于第二横截面的第二恒定半径以使第二横截面的面积大于第二横截面为半径等于第二恒定半径的圆时的面积，第二恒定半径为沿第二横截面的宽度方向的最大半径。

进一步地，第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径等于第二横截面的第二恒定半径。

进一步地，第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于第二横截面的第二恒定半径。

进一步地，第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于第二横截面的第二恒定半径。

进一步地，第一弯曲段的内壁的横截面为第二横截面，第二横截面的下部轮廓形成的曲线的半径小于第二横截面的第二恒定半径以使第二横截面的面积小于第二横截面为半径等于第二恒定半径的圆时的面积，第二恒定半径为沿第二横截面的宽度方向的最大半径。

进一步地，第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径等于第二横截面的第二恒定半径。

进一步地，第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于第二横截面的第二恒定半径。

进一步地，第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于第二横截面的第二恒定半径。

进一步地，横截面的上部轮廓形成的曲线的半径从上部轮廓的两端点向中点逐渐地变化；横截面的下部轮廓形成的曲线的半径从下部轮廓的两端点向中点逐渐地变化。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种S管，包括：管体，具有入口、出口、靠近入口的第一弯曲段、靠近出口的第二弯曲段、以及连接于第一弯曲段和第二弯曲段之间的连接段，其中，管体的内壁各处的横截面的上部轮廓和/或下部轮廓根据管体的内壁各处的磨损或积料情况有选择地形成变半径的曲线以使曲线所处的内壁的磨损或积料与该横截面的半径等于恒定半径时相比降低，恒定半径为沿横截面的宽度方向的最大半径。本发明提供的S管，将管体各处的内壁的横截面的上、下部轮廓根据管体内积料或磨损的情况有选择地设计为变半径的曲线，能够在流量不变的情况下，降低或提高流过管体内某处的混凝土的流速，进而降低该处的积料或磨损情况，保证S管各处等寿命状态，减少材料浪费。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的S管的半剖结构示意图；

图2是本发明优选实施例的S管的半剖结构示意图；

图3是本发明优选实施例的S管的第二弯曲段的横截面示意图；以及

图4是本发明优选实施例的S管的第一弯曲段的横截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图2至图4所示，本发明提供了一种S管，该S管包括管体10，该管体10，具有入口11、出口13、靠近入口11的第一弯曲段12、靠近出口13的第二弯曲段14、以及连接于第一弯曲段12和第二弯曲段14之间的连接段15。从图2中可以看出，第一弯曲段12呈向下弯曲的状态，第二弯曲段14呈向上弯曲的状态，泵送的混凝土在经过S管的过程中，容易在两个弯曲部分发生磨损内壁或积料的情况，例如，第一弯曲段12的下部和第二弯曲段14的上部，既容易发生积料的情况，又容易发生内壁磨损的情况；而第二弯曲段的下部则更容易发生磨损的情况。为了延长S管的使用寿命，可以通过改变流经第一弯曲段12和第二弯曲段14的混凝土的流速的方式减轻第一弯曲段12和第二弯曲段14的相应部分的磨损和积料情况。为此，本发明采取的技术方案是根据管体10的内壁各处的磨损或积料情况有选择地改变相应处的内壁的横截面的上部轮廓或下部轮廓的形状，使被改变的上部轮廓或下部轮廓的形成变半径的曲线以使该处内壁的磨损或积料情况与该横截面的半径等于恒定半径时相比，能够有效地减少磨损或积料的区域，其中，恒定半径为沿相应位置的横截面的宽度方向的最大半径。需要说明的是，由于S管在工作过程中，需要进行摆动，而且两侧摆动的距离相同，所以，无论S管的上部轮廓和下部轮廓如何变化，其两侧的宽度可以保持不变，上述宽度方向的最大半径可以是S管在按照本申请的技术方案进行改进之前的横截面的半径。本申请所述的S管的上部和下部也是以宽度方向的最大半径所在的平面为界进行划分的。

实际上，为了改善S管的磨损和积料的情况，对S管各处的内壁的横截面的上部轮廓和下部轮廓的变形的目的在于使该横截面的面积在变形后与变形前（该横截面为半径等于恒定半径的圆形）相比，变大或变小，从而降低或提高流经S管内相应位置的混凝土的流速。本申请采取的技术方案，不仅仅是通过改变S管的横截面的面积进而改变流速来解决S管的内壁积料和磨损的问题，关键是将现有的内壁横截面为圆形的S管选设计为内壁横截面为非圆形的S管，由于磨损或积料情况主要发生在S管的两个弯曲段的上部或下部，这样的设计能够更加适应实际的情况，能够更加有效地减少发生磨损或积料的区域。

由于S管应用的设备和具体工况的不同，S管的长度和弯曲角度等不尽相同，所以，不同个S管的磨损区域和积料区域可能会略有差别，本申请的描述中，针对每个容易积料或磨损的区域，分别采取相应的解决办法。在实际加工时，可以根据具体的情况，将S管一个部位的一个问题（如仅仅针对第一弯曲段的积料问题）进行改进，也可以综合地考虑多个部分的多个问题（如第一弯曲段的积料问题和第二弯曲段的磨损问题）进行改进，也许在解决一个问题时，会导致另一个问题的加重，这就需要综合考虑，以达到一种平衡。

针对第二弯曲段14的下部区域易磨损的问题，本申请采取的方案的增加该区域的横截面的下部轮廓形成的曲线的半径，以增加该区域的横截面的面积，降低流速。为了便于表述，将第二弯曲段14的内壁的横截面定义为第一横截面，上述恒定半径为沿第一横截面的宽度方向的最大半径，将该最大半径定义为第一恒定半径（如图3所示的虚线部分的半径）。按照本申请的技术方案进行改进之后，第一横截面的下部轮廓形成的曲线的半径大于第一恒定半径，以使第一横截面的面积大于该第一横截面为半径等于第一恒定半径的圆时的面积。

作为一种，具体的实施方式，第一横截面的下部轮廓进行改进之后，可以不考虑其他部分的磨损或积料情况，从而不改变其他部分的横截面的轮廓形状，所以，第一横截面的上部轮廓形成的曲线可以为半径等于第一恒定半径的半圆形曲线。在这种情况下，改进之后的第二弯曲段14的上半部分为半圆形，而下半部分则可以为椭圆形或其他非半圆形的弧形曲线。

为了便于加工，并保证S管两侧的部分的受力均匀，第二弯曲段14的下部可以拉伸成曲线的中点为最低点且半径最大的椭圆形，这种椭圆形的变形方式也可以应用到其他部分。。也可以说，横截面的上部轮廓形成的曲线的半径从上部轮廓的两端点向中点逐渐地变化；横截面的下部轮廓形成的曲线的半径从下部轮廓的两端点向中点逐渐地变化。

针对第二弯曲段14的上部区域发生磨损的问题，本申请采取的技术方案是拉伸第一横截面的上部轮廓，使第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于第一恒定半径。拉伸后第二弯曲段14的上部形成的曲线的半径大于第一恒定半径，从而增加第二弯曲段14的上部的横截面的面积，降低流速，减少磨损区域。

针对第二弯曲段14上部易积料的问题，本申请采取的技术方案是收缩第一横截面的上部轮廓，使第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于第一恒定半径。收缩后的第二弯曲段的上部形成的曲线的半径小于第一恒定半径，从而减少了第二弯曲段14的上部的横截面的面积，提高了流速，减少积料区域。可以看出，第二弯曲段14的上部即可能发生积料的情况，又可能发生磨损的情况，所以，如何对上部轮廓进行改进，就要根据具体情况进行选择，能够综合考虑方面的问题，达到平衡就最好。

针对第一弯曲段12的下部易磨损的问题，本申请采取的技术方案是拉伸第一弯曲段的下部的轮廓。为了便于表述，第一弯曲段的内壁的横截面定义为第二横截面，第二横截面沿宽度方向的最大半径定义为第二恒定半径（如图4所示虚线的半径）。拉伸后，第二横截面的下部轮廓形成的曲线的半径大于第二恒定半径，从而增加第二弯曲段14的下部（或整个截面积）的面积，降低流速，减少磨损区域。

同样地，第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径可以仍然不变，即等于第二恒定半径。

当然，为了进一步增加第二横截面的面积，降低流速，还可以拉伸第二横截面上部轮廓，使第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于第二横截面的第二恒定半径。

另外，为了避免经过第一弯曲段12的混凝土的流速降低过快，在减少了下部磨损区域的同时又增加了第一弯曲段12的下部的积料区域，也可以在增加下部的轮廓形成的曲线的半径的情况下，适当地增加上部轮廓形成的曲线的半径，即适当地收缩第一弯曲段12的上部轮廓。

针对第一弯曲段12的下部易积料的问题，本申请采取的技术方案是收缩第一弯曲段的下部的轮廓，使第二横截面的下部轮廓形成的曲线的半径小于第二恒定半径，从而使第二横截面的面积小于该横截面为第二恒定半径时的面积，即面积减少，增加流速，减少积料区域。

在减少积料的同时，可以不改变第一弯曲段12的上部轮廓的形状，即第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径等于第二恒定半径。

也可以根据需要，在一定程度上向外拉伸第二横截面的上部轮廓，是第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于第二恒定半径，这在一定程度上会增加第二横截面的面积，但只要增加的面积小于第二横截面减少的面积就好，以保证第一弯曲段下部的积料区域能够有所减少。

也可以在拉伸第二横截面的上部轮廓，使第一弯曲段12的上部轮廓形成的曲线的半径小于第二横截面的第二恒定半径，这样能够更进一步地减小第二横截面的面积，增加流速。

连接段15的形状可以根据第一弯曲段12和第二弯曲段14的形状的变化而变化，假设连接段15的内壁的横截面为第三横截面，那么第三横截面的边界也可以为变半径的闭合弧线。当然，连接段15也可以不进行变形，即第三横截面保持为圆形截面。

图3和图4仅仅分别表示出第二弯曲段14、第一弯曲段12的内壁的横截面变形为椭圆形这一种形式，实际上可以根据上述各种解决方案形成多种组合形式。

以某型号的S管为例，该S管原横截面为半径等于85mm的圆，按照本申请所述技术方案进行改造，使其第二弯曲段的下部拉伸成最大半径为95mm的非圆截面，此时，第二弯曲段的下部区域的横截面较原有横截面的面积增加了约12%，平均流速降低了约11%，经过有限元仿真计算表明，第二弯曲段的下部分的磨损区域降低了约30%。

本发明提供的S管，采用非圆截面的形式，打破了截面几何形状对S管阀设计的束缚。本发明S管阀各区段采用不同形状的截面，能够更好的控制流道，调节各区段混凝土的流速，避免发生积料现象，有效分配各区段的磨损速率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种S管，包括管体(10)，其特征在于，

所述管体(10)，具有入口(11)、出口(13)、靠近所述入口(11)的第一弯曲段(12)、靠近所述出口(13)的第二弯曲段(14)、以及连接于所述第一弯曲段(12)和所述第二弯曲段(14)之间的连接段(15)，

其中，

所述管体(10)的内壁各处的横截面的上部轮廓和/或下部轮廓根据所述管体(10)的内壁各处的磨损或积料情况有选择地形成变半径的曲线以使所述曲线所处的内壁的磨损或积料与该横截面的半径等于恒定半径时相比减少磨损或积料区域，所述恒定半径为沿所述横截面的宽度方向的最大半径；

所述横截面的上部轮廓形成的曲线的半径从所述上部轮廓的两端点向中点逐渐地变化；

所述横截面的下部轮廓形成的曲线的半径从所述下部轮廓的两端点向中点逐渐地变化。

2.根据权利要求1所述的S管，其特征在于，

所述曲线所处的内壁的横截面的面积与该横截面的半径等于恒定半径时相比变大或变小，以使所述内壁的磨损或积料与所述内壁的横截面的半径等于恒定半径时相比减少磨损或积料区域。

3.根据权利要求1所述的S管，其特征在于，

所述第二弯曲段(14)的内壁的横截面为第一横截面，所述第一横截面的下部轮廓形成的曲线的半径大于所述第一横截面的第一恒定半径以使所述第一横截面的面积大于所述第一横截面为半径等于所述第一恒定半径的圆时的面积，所述第一恒定半径为沿所述第一横截面的宽度方向的最大半径。

4.根据权利要求3所述的S管，其特征在于，

所述第一横截面的上部轮廓形成的曲线为半径等于所述第一恒定半径的半圆形曲线。

5.根据权利要求3所述的S管，其特征在于，

所述第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于所述第一恒定半径。

6.根据权利要求3所述的S管，其特征在于，

所述第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于所述第一恒定半径。

7.根据权利要求1所述的S管，其特征在于，

所述第二弯曲段(14)的内壁的横截面为第一横截面，所述第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于所述第一横截面的第一恒定半径以使所述第一横截面的面积大于所述第一横截面为半径等于所述第一恒定半径的圆时的面积，所述第一恒定半径为沿所述第一横截面的宽度方向的最大半径。

8.根据权利要求1所述的S管，其特征在于，

所述第二弯曲段(14)的内壁的横截面为第一横截面，所述第一横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于所述第一横截面的第一恒定半径以使所述第一横截面的面积小于所述第一横截面为半径等于所述第一恒定半径的圆时的面积，所述第一恒定半径为沿所述第一横截面的宽度方向的最大半径。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的S管，其特征在于，

所述第一弯曲段(12)的内壁的横截面为第二横截面，所述第二横截面的下部轮廓形成的曲线的半径大于所述第二横截面的第二恒定半径以使所述第二横截面的面积大于所述第二横截面为半径等于所述第二恒定半径的圆时的面积，所述第二恒定半径为沿所述第二横截面的宽度方向的最大半径。

10.根据权利要求9所述的S管，其特征在于，

所述第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径等于所述第二横截面的第二恒定半径。

11.根据权利要求9所述的S管，其特征在于，

所述第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于所述第二横截面的第二恒定半径。

12.根据权利要求9所述的S管，其特征在于，

所述第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于所述第二横截面的第二恒定半径。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的S管，其特征在于，

所述第一弯曲段(12)的内壁的横截面为第二横截面，所述第二横截面的下部轮廓形成的曲线的半径小于所述第二横截面的第二恒定半径以使所述第二横截面的面积小于所述第二横截面为半径等于所述第二恒定半径的圆时的面积，所述第二恒定半径为沿所述第二横截面的宽度方向的最大半径。

14.根据权利要求13所述的S管，其特征在于，

所述第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径等于所述第二横截面的第二恒定半径。

15.根据权利要求13所述的S管，其特征在于，

所述第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径大于所述第二横截面的第二恒定半径。

16.根据权利要求13所述的S管，其特征在于，

所述第二横截面的上部轮廓形成的曲线的半径小于所述第二横截面的第二恒定半径。