CN103658658A - 混凝土输送设备及其s管的制造方法、shs反应剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土输送设备及其S管的制造方法、用于制备S管的SHS反应剂。该S管的制造方法包括：提供一S管管体，S管管体包括沿截面方向呈圆形的第一端和第二端；在S管管体中插置第一冷却管，以使第一冷却管的外表面与S管管体的内表面之间具有间隙；在间隙中填充SHS反应剂，并通过SHS反应剂的热化学反应沿第一端至第二端的方向形成附着于S管管体的内表面上的第一内衬层；抽出第一冷却管。通过上述方式，本发明能够使得S管的制造工艺简单，成本低，且制得的S管抗磨损性高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，特别是涉及一种混凝土输送设备及其S管的制造方法、用于制备S管的SHS反应剂。
背景技术
S管作为混凝土输送设备中泵送单元的换向阀的重要元件，主要承担着对混凝土的输送以及换向的作用。在输送混凝土的过程中，由于S管需要不断的承受混凝土流动时对其内表面的摩擦，以及换向时的冲击，因此需要确保S管的内表面具有很高的抗磨损性。
现有技术中，主要通过堆焊法和陶瓷片贴附法提高S管内表面的抗磨损性。其中，堆焊法是在至少两个拼接件的内表面上熔敷一层具有耐磨、耐蚀、耐热等性能的金属层，而后将各个拼接件焊接形成S管。陶瓷片贴附法是将多个陶瓷片通过烧结或强力胶的方式贴附于S管的内表面上。然而，采用上述堆焊法和陶瓷片贴附法制造S管时工艺较为复杂，制造成本较高，并且现有中的SHS（Self-propagating High-temperatureSynthesis，自蔓延高温合成）技术由于热化学反应时产生的高热量极易导致管体变形，造成反应液在管体的涂布质量不佳，从而无法确保内衬层的致密性，使该技术无法运用至异型S管的制造中。
发明内容
鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种混凝土输送设备及其S管的制造方法、SHS反应剂，以采用SHS技术使得S管的制造工艺简单，成本低。
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S管的制造方法，S管用于输送具有磨损性和腐蚀性的介质，该制造方法包括：提供一S管管体，S管管体包括沿截面方向呈圆形的第一端和第二端；在S管管体中插置第一冷却管，以使第一冷却管的外表面与S管管体的内表面之间具有间隙；在间隙中填充SHS反应剂，并通过SHS反应剂的热化学反应沿第一端至第二端的方向形成附着于S管管体的内表面上的第一内衬层；抽出第一冷却管。
其中，设置第一冷却管的外表面与S管管体的内表面之间的间隙宽度沿第一端至第二端的方向逐渐减小。
其中，设置S管管体的第一端与第一过渡管紧密连接、第二端与第二过渡管紧密连接，且第一冷却管的一端至少高于S管管体在第一端的截面，第一冷却管的另一端与第二过渡管的截面平齐。
其中，在第二过渡管的远离S管管体的一端设置封底，以支撑SHS反应剂，且封底为钢板，并设置钢板的厚度为保证热化学反应至封底时产生的热量可将其烧穿。
其中，SHS反应剂在进行热化学反应时的反应液面高于S管管体在第一端的截面。
其中，S管管体为冲压成型、一体铸造成型或拼焊成型，第一冷却管为中空钢管，在SHS反应剂进行热化学反应时，设置第一冷却管的内部输入冷却水。
其中，在通过SHS反应剂的热化学反应形成附着于S管管体的内表面上的第一内衬层的步骤中：匀速转动S管管体，以使SHS反应剂在进行热化学反应时的反应液面始终与S管管体的内表面垂直。
其中，在抽出第一冷却管的步骤之后进一步包括：将S管管体倒置；在S管管体中插置第二冷却管，以使第二冷却管的外表面与S管管体的内表面之间的间隙宽度沿第二端至第一端的方向逐渐减小；在第二冷却管的外表面与S管管体的内表面之间的间隙中填充SHS反应剂，并通过SHS反应剂的热化学反应沿第二端至第一端的方向形成附着于第一内衬层上的第二内衬层；抽出第二冷却管。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种混凝土输送设备，包括泵送单元，泵送单元包括换向阀，换向阀包括S管，该S管由上述制造方法制成。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种SHS反应剂，用于制备S管，该SHS反应剂包括27%～29%的粒度为25～74微米的铝粉、62%～64%的氧化铁粉、2.3%～2.6%的氧化硅、2%～2.5%的二氧化锆以及0.5%～2.5%的稀土，且SHS反应剂的热化学反应的化学反应式为：Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明首先在S管管体中插置第一冷却管，然后在第一冷却管的外表面与S管管体的内表面之间的间隙中填充SHS反应剂，通过SHS反应剂的热化学反应沿S管管体的第一端至第二端的方向形成附着于S管管体的内表面上的第一内衬层，最后抽出第一冷却管得到所需的S管。可知，本发明仅需插管、填充及抽管三步即可完成S管的制造，制造工艺极其简单，成本低，并且通过第一冷却管降低SHS反应剂在热化学反应时产生的高热量，可有效避免S管的管体变形，从而能够确保SHS反应剂形成的反应液在管体的涂布质量，确保内衬层的致密性，提高S管的抗磨损性，延长其使用寿命。
附图说明
图1是本发明优选实施例的S管的制造方法；
图2是本发明优选实施例的S管管体沿纵截面方向的剖视图；
图3是图2所示S管管体的俯视图；
图4是图2所示S管管体插置第一实施例的第一冷却管时沿纵截面方向的剖视图；
图5是本发明的SHS反应剂进行热化学反应时的剖视图。
具体实施方式
本发明主要提供了一种S管的制造方法，即在S管管体的内表面上形成内衬层的方法，该方法主要基于SHS技术。具体而言，首先通过外部提供的能量诱发SHS反应剂的热化学反应，以形成反应池（燃烧波），然后该热化学反应即可在之前反应的热量支持下继续进行，同时反应池中的反应液附着于S管管体的内表面上，从而在热化学反应结束后冷却形成附着于S管管体的内表面上的内衬层，该内衬层能够使得制得的S管适用于输送具有磨损性和腐蚀性的介质，例如混凝土。
下面结合附图1～5和具体实施例详细介绍本发明的技术方案。
图1是本发明优选实施例的S管的制造方法。如图1所示，本实施例的S管的制造方法包括以下步骤：
步骤S11：提供一S管管体，该S管管体包括沿截面方向呈圆形的第一端和第二端。
图2是本发明优选实施例的S管管体沿纵截面方向的剖视图，图3是图2所示S管管体的俯视图。本发明的S管管体20为一体铸造成型或整体冲压成型或由多个拼接件（例如，钢板冲压成型的半弯管）拼焊成型的侧壁无缝的金属管，并且优选S管管体20为钢管。
结合图2和图3所示，本实施例的S管管体20包括第一端A和第二端B，并且第一端A沿截面方向呈圆形，即圆O1，第二端B沿截面方向呈圆形，即圆O2。为使S管管体20能够快速输送介质，本实施例优选圆O1的直径小于圆O2的直径，应理解在其他实施例中，本领域技术人员根据实际需要可设置圆O1的直径等于圆O2的直径。
另外，本实施例在S管管体20的第一端A和第二端B还分别紧密连接有第一过渡管21和第二过渡管22，并且优选第一过渡管21和第二过渡管22均为圆柱型金属管。
步骤S12：在S管管体中插置第一冷却管，以使第一冷却管的外表面与S管管体的内表面之间具有间隙。
图4是图2所示S管管体插置第一实施例的第一冷却管时沿纵截面方向的剖视图。如图4所示，本实施例的第一冷却管30与S管管体20均为变径管，在将第一冷却管30插置于S管管体20并固定后，第一冷却管30的一端至少高于S管管体20在第一端A的截面，第一冷却管30的另一端与第二过渡管22的截面平齐。同时，第一冷却管30的外表面与S管管体20的内表面彼此间隔设置，并且在第一端A处的间隙宽度为d1，在第二端B处的间隙宽度为d2，本实施例优选d1大于d2，即第一冷却管30的外表面与S管管体20的内表面之间的间隙宽度沿第一端A至第二端B的方向逐渐减小。
在本实施例中，优选第一冷却管30为中空钢管，用于SHS反应剂进行热化学反应时在其内部输入冷却水，防止热化学反应产生的温度较高造成S管管体20的管壁变形甚至烧穿。在其他实施例中，本领域技术人员可以根据实际需要选择不同材质、结构的冷却管，例如实心钢芯，或利用金属良好的热传递性，对第一冷却管30外部制冷。
步骤S13：在间隙中填充SHS反应剂，并通过SHS反应剂的热化学反应沿第一端至第二端的方向形成附着于S管管体的内表面上的第一内衬层。
将SHS反应剂倒入图4所示的S管管体20中，并使其均匀填充于第一冷却管30的外表面与S管管体20的内表面之间的间隙中，此时SHS反应剂也填充于第一冷却管30的外表面与第一过渡管21和第二过渡管22的内表面之间的间隙中。本实施例优选SHS反应剂包括27%～29%的粒度为25～74微米的铝粉、62%～64%的氧化铁粉、2.3%～2.6%的氧化硅、2%～2.5%的二氧化锆以及0.5%～2.5%的稀土。其中，25～74微米可以保证形成内衬层的致密性以及热化学反应的反应速度，铝粉和氧化铁粉以及氧化硅的混合比例能够在保证热化学反应正常进行的同时使得形成内衬层的空隙较小，提高其致密性，同时二氧化锆的配比可使形成内衬层韧性相对于现有技术的SHS反应剂提高15%，提高其抗磨损性，并且稀土的配比也可使形成内衬层的致密性相对于现有技术的SHS反应剂提高1%～2%。
另外，本实施例还在第二过渡管22的远离S管管体20的一端设置有封底23，用以支撑SHS反应剂，其中封底23的厚度为能够保证SHS反应剂在热化学反应至封底23时产生的热量可将其烧穿。本实施例优选封底23为钢板。
提供外部能量诱发SHS反应剂的热化学反应，基于上述配比，本实施例的热化学反应的化学反应式为：Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe，从而形成如图5所示的反应池41，并且反应池41的反应液面L高于S管管体20在第一端A的截面。由于Fe（铁）的密度高于Al2O3（三氧化二铝）陶瓷的密度，因此呈液态的Al2O3陶瓷漂浮于铁液上，在热化学反应从第一端A向第二端B进行的过程中，液态的Al2O3陶瓷可涂布于S管管体20的内表面上，并在冷却后形成第一内衬层。由于SHS反应剂进行热化学反应时会释放出大量的反应热，因此在热化学反应从第一端A向第二端B进行的过程中，需要不断的在第一冷却管30中输入冷却水，以降低S管管体20内部的温度，防止温度较高造成S管管体20的管壁变形甚至烧穿，同时有助于快速冷却形成第一内衬层。
在本实施例中，优选在热化学反应时，匀速转动S管管体20，以使SHS反应剂在进行热化学反应时的反应池41的反应液面L始终与S管管体20的内表面垂直，从而能够使得Al2O3陶瓷的涂布更加均匀，形成的第一内衬层的致密性更高。
步骤S14：抽出第一冷却管。
在冷却形成第一内衬层后，抽出第一冷却管30。此时，封底23已被热化学反应释放的热量烧穿，并且第一过渡管21和第二过渡管22的内表面上也形成有第一内衬层。而后将第一过渡管21和第二过渡管22与S管管体20分离，即可得到能够输送具有磨损性和腐蚀性介质的S管。
另外，还可以通过机械力将第一过渡管21和第二过渡管22内表面上的第一内衬层敲碎脱落，进行下一次S管的制造，实现重复利用。
基于上述，相比较于现有技术，堆焊法由于工艺复杂，因此在堆焊时极易因高温或焊接失误导致S管变形，造成报废率较高，从而增加生产成本。而本实施例的制造方法制造材料仅必需S管管体、第一冷却管及SHS反应剂，材料成本仅为堆焊法的一半，且仅需插管、填充及抽管三步即可完成S管的制造，制造方法极为简单且难度低，同时SHS反应剂在热化学反应开始后即可无需人工干预，避免了人为操作失误带来的报废率，使得制造成本仅为堆焊法的三分之二。另外，在热化学反应进行时通过第一冷却管30降温，可防止热化学反应即将结束时聚集的热量影响Al2O3陶瓷的涂布质量，同时防止局部温度过高造成S管管体20的管壁变形，确保形成的第一内衬层的致密性，提高其抗磨损性，使得S管的使用寿命至少为堆焊法的1.5倍。尤为重要的是，由于第一冷却管30的插置使得SHS反应剂在S管管体20中进行热化学反应时的反应液面L的面积保持可控，因此本实施例在大口径S管的制造时能够保证涂布形成的第一内衬层的致密性。
相比较于现有技术，陶瓷片贴附法在烧结时制造成本过高且环境污染较大，并且形成内衬层时陶瓷致密性不高，导致抗磨损性较低，影响S管的使用寿命。而本实施例的制造成本仅为陶瓷片贴附法的三分之一，且SHS反应剂在热化学反应时为液态，涂布非常均匀，形成的第一内衬层相比较于现有技术致密性可提高5%～10%，韧性可提高15%～25%，从而抗磨损性较高，更适合S管的耐磨工况，大大延长S管的使用寿命。
进一步地，本实施例的制造方法将热化学反应开始和结束时形成第一内衬层的涂布质量较差的部分转嫁至不需要的第一过渡管21和第二过渡管22上，因此可避免现有技术中的SHS技术在热化学反应开始和结束时内衬层的涂布质量差导致不合格的问题，保证第一内衬层在S管管体20的第一端A和第二端B的致密性。
当然，应理解，在其他实施例中，还可以不设置第一过渡管21和第二过渡管22，而是提供长度大于所需长度的S管管体20，将热化学反应开始和结束时形成的第一内衬层的涂布质量较差的部分转嫁至该S管管体20的两端，并在形成第一内衬层后将两端切除，同样可以保证第一内衬层在S管管体20的致密性。
本发明还提供有第二实施例的S管的制造方法，其在第一实施例的制造方法的基础上进行描述。本实施例与第一实施例的不同之处在于：
在步骤S14中，抽出第一冷却管30之后，将形成有第一内衬层的S管管体20倒置，并在S管管体20中插置第二冷却管（图未示），以使第二冷却管的外表面与S管管体的内表面之间的间隙宽度沿第二端B至第一端A的方向逐渐减小。
然后，重复步骤S13，在第二冷却管的外表面与S管管体的内表面之间的间隙中填充SHS反应剂，并通过SHS反应剂的热化学反应沿第二端B至第一端A的方向形成附着于第一内衬层上的第二内衬层，最后抽出第二冷却管。
本实施例相比较于第一实施例，实质是将S管管体20翻转180度并进行第二次热化学反应，其制得的S管，抗磨损性更高。为了更加直观的描述，下面对S管的尺寸进行赋值举例说明，其中各尺寸的单位为毫米（mm）：
请再次参阅图4，第一冷却管30的外表面与S管管体20的内表面在第一端A处的间隙宽度d1为40毫米，在第二端B处的间隙宽度d2为28毫米，第一冷却管30与S管管体20内壁径向距离遵循从第一端A向第二端B（即由上至下的方向）呈40～28毫米逐渐缩小趋势。SHS反应剂的热化学反应从第一端A向第二端B，并将厚度为2毫米的封底23烧穿后，可形成2～5毫米的第一内衬层。
在第二实施例中，第二冷却管的外表面与S管管体20（第一内衬层）的内表面在第一端A处的间隙宽度为38毫米，在第二端B处的间隙宽度为30毫米，SHS反应剂的热化学反应从第二端B向第一端A，并将厚度为2毫米的封底23烧穿后，可形成3毫米的第二内衬层，以此得到具有5～8毫米厚度的内衬层的S管。
本发明还提供了一种混凝土输送设备，该设备包括泵送单元，泵送单元包括换向阀，换向阀包括上述实施例的制造方法制得的S管，因此该混凝土输送设备具有与S管相同的有益效果。
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。
Claims (10)
1.一种S管的制造方法，所述S管用于输送具有磨损性和腐蚀性的介质，其特征在于，所述制造方法包括：
提供一S管管体（20），所述S管管体（20）包括沿截面方向呈圆形的第一端（A）和第二端（B）；
在所述S管管体（20）中插置第一冷却管（30），以使所述第一冷却管（30）的外表面与所述S管管体（20）的内表面之间具有间隙；
在所述间隙中填充SHS反应剂，并通过所述SHS反应剂的热化学反应沿所述第一端（A）至所述第二端（B）的方向形成附着于所述S管管体（20）的内表面上的第一内衬层；
抽出所述第一冷却管（30）。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，设置所述第一冷却管（30）的外表面与所述S管管体（20）的内表面之间的间隙宽度沿所述第一端（A）至所述第二端（B）的方向逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，设置所述S管管体（20）的所述第一端（A）与第一过渡管（21）紧密连接、所述第二端（B）与第二过渡管（22）紧密连接，且所述第一冷却管（30）的一端至少高于所述S管管体（20）在所述第一端（A）的截面，所述第一冷却管（30）的另一端与所述第二过渡管（22）的截面平齐。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述第二过渡管（22）的远离所述S管管体（20）的一端设置封底（23），以支撑所述SHS反应剂，且所述封底（23）为钢板，并设置所述钢板的厚度为保证所述热化学反应至所述封底（23）时产生的热量可将其烧穿。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述SHS反应剂在进行所述热化学反应时的反应液面高于所述S管管体（20）在所述第一端（A）的截面。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述S管管体（20）为冲压成型、一体铸造成型或拼焊成型，所述第一冷却管（30）为中空钢管，在所述SHS反应剂进行热化学反应时，设置所述第一冷却管（30）的内部输入冷却水。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述通过所述SHS反应剂的热化学反应形成附着于所述S管管体（20）的内表面上的第一内衬层的步骤中：
匀速转动所述S管管体（20），以使所述SHS反应剂在进行热化学反应时的反应液面始终与所述S管管体（20）的内表面垂直。
8.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，在所述抽出所述第一冷却管（30）的步骤之后进一步包括：
将所述S管管体（20）倒置；
在所述S管管体（20）中插置第二冷却管，以使所述第二冷却管的外表面与所述S管管体（20）的内表面之间的间隙宽度沿所述第二端（B）至所述第一端（A）的方向逐渐减小；
在所述第二冷却管的外表面与所述S管管体（20）的内表面之间的间隙中填充所述SHS反应剂，并通过所述SHS反应剂的热化学反应沿所述第二端（B）至所述第一端（A）的方向形成附着于所述第一内衬层上的第二内衬层；
抽出所述第二冷却管。
9.一种混凝土输送设备，所述设备包括泵送单元，所述泵送单元包括换向阀，所述换向阀包括S管（10），其特征在于，所述S管（10）由权利要求1～8任意一项所述的制造方法制成。
10.一种SHS反应剂，用于制备S管（10），其特征在于，所述SHS反应剂包括27%～29%的粒度为25～74微米的铝粉、62%～64%的氧化铁粉、2.3%～2.6%的氧化硅、2%～2.5%的二氧化锆以及0.5%～2.5%的稀土，且所述SHS反应剂的热化学反应的化学反应式为：
Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe。
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