CN106885061A - 一种用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管 - Google Patents

一种用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管 Download PDF

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CN106885061A CN201710169064.8A CN201710169064A CN106885061A CN 106885061 A CN106885061 A CN 106885061A CN 201710169064 A CN201710169064 A CN 201710169064A CN 106885061 A CN106885061 A CN 106885061A
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Abstract

本发明公开了一种用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，所述双层直管包括：保护外管(1)、分段式异质耐磨内管(3)，所述保护外管(1)嵌套在所述分段式异质耐磨内管(3)外侧，所述分段式异质耐磨内管(3)包括至少两段耐磨内管段，所述耐磨内管段彼此顺序相接。所述分段式异质耐磨内管(3)至少包括左端部内管段(3‑2)、右端部内管段(3‑4)以及一个或多个中部内管段(3‑3)。本发明的耐磨直管可以大大延长管道的使用寿命，使管道的性价比提高几倍以上；也容易实现大批量生产，质量稳定可靠，安全性能高。

Description

一种用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管
技术领域
本发明涉及一种用于输送流体状态物料的耐磨双层直管结构，特别是一种用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管。
背景技术
耐磨管道输送已经遍及电力、冶金、煤炭、石油、化工、建材、机械等行业，当耐磨管道内输送磨削性大的物料时(如灰渣、煤粉、矿精粉等)，都存在一个耐磨管道磨损快的问题，当耐磨管道内输送具有强烈腐蚀的气体、液体或固体时，存在耐磨管道被腐蚀而很快破坏的问题；当耐磨管道内输送具有较高温度的物料时，存在着使用耐热钢管价格十分昂贵的问题；而耐磨复合管道广泛用于磨损严重的矿山充填料、矿精粉和尾矿运送，燃煤火电厂送粉、除渣、输灰等耐磨复合管道也非常合适。
现在国内混凝土泵车耐磨双层直管主要是以下几种：1.一般材质、单一材质，如采用普通焊管生产的直管，经过简单的焊接制作就可以完成，虽然有一点的强度和韧度，但是因其耐磨性较差，使用寿命为5000-8000立方左右，更换次数多，从而影响了工作效率、增加了过程成本，现已经基本淘汰；2.采用无缝钢钢管或合金钢焊管经过内壁淬火热处理，以增加其耐磨性能，现在淬火管可以提高输送混凝土量到2万至2.5万立方左右，以经济适用得到了市场广泛的利用；3.引用双层复合直管，内管材料为淬透合金钢，外管材料为低碳合金钢，两端有连接法兰，法兰内镶嵌有耐磨套，适用寿命大约在4万至4.5万立方左右，但该种双层复合直管存在如下缺陷：外管和内管的复合力较弱，在泵送过程中出现堵管后，操作人员一般采取将出料端拆开，通过泵送混凝土或水来进行排管，但在此过程中内管极易被冲出。
目前，中国专利CN105003758A中，公开了一种混凝土泵车用高合金耐磨双层复合直管，它包括外管、内管和减震材料，所述内管推压至外管内，所述外管与内管之间设置有减震材料，所述减震材料采用的材料是EVA、PE、CR、PU泡棉、PORON的一种或几种；该复合直管较之以前的混凝土泵车直管耐磨性有所提高，但如果考虑实际制造条件的影响(较长内管在铸造时很难生产且成本较高)，同时会由于内管较长，在推压至外管内时也可能会造成内管的损伤甚至损坏；也需考虑减震材料在高强度环境中的承受情况。
目前，中国专利CN202302357U中，公开了一种耐磨陶瓷复合直管，包括由耐磨陶瓷层、胶粘结层和金属基体层从内向外组成的管体，耐磨陶瓷层和金属基体层之间通过胶粘结层连接，其特征在于：金属基体层的首尾两端没有耐磨陶瓷层覆盖；该直管同样存在实际制造条件的影响(较长内管上的陶瓷层在粘结时操作复杂，很难生产)。
目前，中国专利CN202452011U中，公开了一种直管及混凝土输送设备；该直管包括复合直管和连接于复合直管管口的第一法兰和第二法兰，复合直管包括外管和内管；第一法兰内嵌入有第一耐磨套，第二法兰内嵌入有第二耐磨套；第二法兰的内侧设置有一凹部，第二耐磨套的内侧设置有一能与凹部相配合的凸台，并且复合直管端部压紧该凸台，使凸台固定于凹部内；本直管中虽提出通过机械互锁防止耐磨衬套的脱落及内管冲出，但由于外管和内管之间是直接接触，在高强度环境中会存在两者的相互冲击，对管造成损坏。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述存在的问题，通过将耐磨双层直管的内管设计为多段式解决耐磨双层直管不同材料复合难、复合成本高的问题，解决耐磨内管受工艺条件限制的问题和耐磨双层直管磨损不均匀的问题，提供一种混凝土泵车异质分段式高耐磨双层直管。
本发明采用如下技术方案实现其发明目的：
一种用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述双层直管包括：保护外管、分段式异质耐磨内管，所述保护外管嵌套在所述分段式异质耐磨内管外侧，所述分段式异质耐磨内管包括至少两段耐磨内管段，所述耐磨内管段彼此顺序相接。
在一种优选实现方式中，所述分段式异质耐磨内管至少包括左端部内管段、右端部内管段以及一个或多个中部内管段，三种耐磨内管中至少一种内管的材质与其他内管材质的不同。优选地，所述左端部内管段和右端部内管段中的至少一个的耐磨性能优于全部或部分中部内管段。
在另一种优选实现方式中，相邻内管段相接处具有填充通道。
在另一种优选实现方式中，所述保护外管为焊接钢管，所述焊接钢管沿纵轴方向焊接在一起。
在另一种优选实现方式中，所述双层直管还包括耐磨连接法兰，所述耐磨连接法兰设置于所述保护外管和所述分段式异质耐磨内管所组成的嵌套双层管的两端。
在另一种优选实现方式中，所述双层直管还包括减震填充腔，所述减振填充层为保护外管与分段式异质耐磨内管安装后两者之间形成的夹空层。
在另一种优选实现方式中，所述双层直管用于混凝土泵车，其安装在混凝土泵车上，用作混凝土的泵送管道。
在另一种优选实现方式中，所述耐磨连接法兰的内部设置有耐磨套。
在另一种优选实现方式中，所述耐磨法兰内部具有楔形结合面，所述耐磨套的外表面具有与所述耐磨法兰内部的楔形结合面匹配的楔形结合面，所述耐磨套通过两个楔形结合面的结合固定所述耐磨套。
在一种优选实现方式中，所述填充料为水溶性填充料，所述水溶性填充料在混凝土填充进入之后，与混凝土融合，进而凝固。采用这种方式是因为一般的填充料即便采用多孔材料，也有可能混凝土填充不彻底，导致减震填充腔内并不一定完全被混凝土所填充，混凝土凝固后的固定及结合效果受影响。而采用这种填充料，则可以解决上述问题。
所述的保护外管可以为无缝钢管。
本发明为了保护分段式异质耐磨内管不会在直管运输、安装及使用过程中受外力碰撞、击打变形，以及受到内部物料冲击力而导致变形甚至损坏，设有保护外管，保护外管为焊接钢管；其上有一条焊缝；焊缝位于保护外管外表面；保护外管由低合金钢或中低碳钢材料制成。
本发明为了解决铸造过程中受铸造长度条件影响的问题并且为了增加整体使用寿命及降低耐磨层原材料成本，采用分段式异质耐磨内管；分段式异质耐磨内管由填充通道、左端部耐磨内管、中部耐磨内管与右端部耐磨内管组成；中部耐磨内管为一根或一根以上；在左端部耐磨内管与中部耐磨内管、右端部耐磨内管与中部耐磨内管或相邻两中部耐磨内管之间设有填充通道；左端部耐磨内管、中部耐磨内管与右端部耐磨内管分别由高铬铸铁、中铬铸铁、低铬铸铁、耐磨铸铁、陶瓷、硬质合金、轴承钢、合金钢、高分子材料等耐磨材料中的一种耐磨材料制成；分段式异质耐磨内管由左端部耐磨内管、中部耐磨内管与右端部耐磨内管组合成的合成管，所述异质指的是不同耐磨管段之间为不同材质，其好处为冲击力小的地方和冲击力大的地方不需要采用同等材料，节约了制造上的原料成本；其中左端部耐磨内管与右端部耐磨内管至少有一个采用的耐磨材料耐磨性能大于等于中部耐磨内管的使用材料，左端部耐磨内管与右端部耐磨内管使用的材料相同与否均可。
本发明为了实现耐磨双层直管便于与其它部件顺畅连接的功能，设有耐磨连接法兰；它由法兰与耐磨套组成；耐磨套安装在法兰内部。
在一种实现方式中，耐磨双层直管应用于混凝土泵车或其他输送混凝土浆的场所，减震填充腔间无需事先对减震填充腔填充减震、密实材料，在泵送压力作用下左端部耐磨内管、中部耐磨内管与右端部耐磨内管结合处分离扩张形成填充通道，使混凝土通过填充通道对减震填充腔进行自动填充。优选地，减震填充腔事先填充减震材料，我们称为减震填充层。该减震填充层还可以被混凝土进一步填充固定。
优选地，所述的填充通道为左端部耐磨内管、中部耐磨内管与右端部耐磨内管安装后形成的预留缝，其宽度控制在0.8mm以内。
优选的是，填充通道3-1选取为0.5mm。
减震填充腔为分段式异质耐磨内管安装在保护外管内部形成的，最大距离控制在3mm以内；优选的是，减震填充腔4最大距离控制在1--2mm，这里的最大距离指的是外管内壁与内管之间所形成的填充层的厚度。
由于采用了以上技术方案，本发明较好的实现了其发明目的，本发明的分段式高耐磨双层直管虽然主要用于混凝土输送，但不排除其可以用于电力、冶金、煤炭、石油、化工、建材、机械等行业输送流体状态物料的输送连接直管结构。本发明把耐磨层设计为多段式契合连接结构，既消除了耐磨内管在铸造过程中受铸造长度条件的影响，又能给耐磨内管的安装带来诸多便利，同时也不影响直管的使用寿命，特别是异质的设计，通过设置更佳耐磨性能的端管，解决了直管进口处易磨损的问题；设计的耐磨连接法兰便于直管与其他设备的连接安装，耐磨连接法兰内部的耐磨套保证了连接口端的耐磨性、延长了耐磨连接法兰的使用寿命及提高了其密封性；分段式异质耐磨内管可采用高铬铸铁、中铬铸铁、低铬铸铁、耐磨铸铁、陶瓷、硬质合金、轴承钢、合金钢、高分子材料等耐磨材料，保护外管采用低合金钢或中低碳钢等材料；减震填充腔用于混凝土行业时在首次使用耐磨直管时，混凝土浆通过填充通道进入减震填充腔，使得混凝土浆密实填充通道与减震填充腔，内外管团结硬化成整体，彼此不会产生摩擦消耗，在应用在冶金、煤炭等其他行业时，应事先对减震填充腔填充减震、密实材料，减震、密实材料可采用EPS泡沫、复合型珍珠棉(EPE)、EPP等；这样设计至少可使得直管整体耐磨性提高8-10倍，使用寿命长，价格低，性价比提高几倍以上；也容易实现大批量生产，质量稳定可靠，安全性能高。
附图说明
图1是本发明的分段式高耐磨双层直管的整体结构示意图。
图2是本发明双层直管的剖面示意图。
图3是图1中保护外管1的结构示意图。
图4是图1中分段式异质耐磨内管3的结构示意图。
图5是图1中分段式异质耐磨内管3的剖面结构示意图。
图6是耐磨连接法兰2的剖面结构示意图。
图7是本发明的耐磨直管的横截面结构示意图。
附图标记：
标记数字 标记名称 标记数字 标记名称
1 保护外管1 3-1 填充通道3-1
1-1 焊缝1-1 3-2 左端部耐磨内管3-2
2 耐磨连接法兰2 3-3 中部耐磨内管3-3
2-1 法兰2-1 3-4 右端部耐磨内管3-4
2-2 耐磨套2-2 4 减震填充腔4
3 分段式异质耐磨内管3
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例描述的范围之中。
实施例1：
如图1所示，本实施例的混凝土泵车异质分段式高耐磨双层直管由保护外管1、耐磨连接法兰2、分段式异质耐磨内管3及减震填充腔4组成，在本实施例中，保护外管1为焊接钢管，其上有一条焊缝1-1；所述分段式异质耐磨内管3由填充通道3-1、左端部耐磨内管3-2、中部耐磨内管3-3与右端部耐磨内管3-4组成；分段式异质耐磨内管3安装在保护外管1内部，耐磨连接法兰2设计在保护外管1、分段式异质耐磨内管3的两端通过焊接进行封装加固，减震填充腔4为保护外管1与分段式异质耐磨内管3安装后两者之间形成的夹空层。
保护外管1也可以为无缝钢管。
本发明为了实现保护分段式异质耐磨内管3不会在直管运输、安装及使用过程中受外力碰撞、击打变形，以及受到内部物料冲击力而导致变形甚至损坏的功能，设有保护外管1，保护外管1为焊接钢管；其上有一条焊缝1-1；焊缝1-1位于保护外管1外表面；保护外管1由低合金钢或中低碳钢材料制成。
本发明所述的保护外管1是指：耐磨双层直管的外保护管，由低合金钢或中低碳钢等材料制成的直管；其作用是保护直管内层的耐磨层不会在直管运输、安装及使用过程中受外力碰撞、击打变形损坏，以及受到内部物料冲击力而导致变形甚至损坏；其结构如附图3所示。
本发明所述的耐磨连接法兰2是指：安装在保护外管1两端的连接法兰；其由法兰2-1与耐磨套2-2组成；其作用是便于直管的连接安装以及保证口端的耐磨性。
本发明所述的分段式异质耐磨内管3是指：耐磨直管的内耐磨组合直管，其材料选用高铬铸铁、中铬铸铁、低铬铸铁、耐磨铸铁、陶瓷、硬质合金、轴承钢、合金钢、高分子材料等耐磨材料；它由填充通道3-1、左端部耐磨内管3-2、中部耐磨内管3-3与右端部耐磨内管3-4组成；其作用是解决铸造过程中受铸造长度条件影响的问题及增加最易磨损位置的耐磨性并降低耐磨层原材料成本；其结构如附图4所示。在本实施例中，中部耐磨内管3-3的数目为一根。
本发明所述的减震填充腔4是指：保护外管1与分段式异质耐磨内管3安装后两者之间形成的夹空层；其作用是填充减震、密实材料，减震材料可以预先填充，也可以在混凝土泵送时，由混凝土填充或者在预先填充的基础上，通过混凝土进一步填充。
实施例2：
如图5所示，在本实施例中，直管的主体结构与实施例1相同。只是分段式异质耐磨内管3由填充通道3-1、左端部耐磨内管3-2、中部耐磨内管3-3与右端部耐磨内管3-4组成；中部耐磨内管3-3为两根或两根以上；在左端部耐磨内管3-2与中部耐磨内管3-3之间、右端部耐磨内管3-4与中部耐磨内管3-3之间或相邻两个中部耐磨内管3-3之间设有填充通道3-1(也可以均设置填充通道)；左端部耐磨内管3-2、中部耐磨内管3-3与右端部耐磨内管3-4分别由高铬铸铁、中铬铸铁、低铬铸铁、耐磨铸铁、陶瓷、硬质合金、轴承钢、合金钢、高分子材料等耐磨材料中的一种耐磨材料制成；分段式异质耐磨内管3中的三种内管为异质管，即，其中至少一种内管的材质与其他内管不同材质；其中左端部耐磨内管3-2与右端部耐磨内管3-4至少有一个采用耐磨材料的耐磨性能大于等于中部耐磨内管3-3的使用材料，左端部耐磨内管3-2与右端部耐磨内管3-4使用的材料相同与否均可。
本发明的填充通道3-1是指：相邻两段耐磨内管安装后形成的预留缝，其作用是实现耐磨管加工难度的降低及实现对外层保护弯管1与分段式异质耐磨内管3中间区域预留减震填充腔4的活性填充。减震填充腔4内可以预先填充，然后再通过混凝土进行补充填充。
本发明所述的左端部耐磨内管3-2是指：分段式异质耐磨内管3的左端耐磨管；其作用是增加最易磨损进出口位置的耐磨性及增加最易磨损进出口位置的使用寿命。
本发明所述的中部耐磨内管3-3是指：分段式异质耐磨内管3的中部耐磨管；其作用是便于耐磨内管的组装安装及保证内管具备一定耐磨性。
本发明所述的右端部耐磨内管3-4是指：分段式异质耐磨内管3的右端耐磨管；其作用是增加最易磨损进出口位置的耐磨性及增加最易磨损进出口位置的使用寿命。
实施例3：
在本实施例中，直管的基本构造与实施例1相同，只是给出了一种特定的耐磨连接法兰。如图6所示，耐磨连接法兰2由法兰2-1与耐磨套2-2组成；耐磨套2-2安装在法兰2-1内部。
本发明所述的法兰2-1是指：耐磨连接法兰2的组成部件；其作用是便于直管与其他设备的连接安装。
本发明所述的耐磨套2-2是指：由高铬铸铁、低铬铸铁、中铬铸铁、耐磨铸铁，合金钢、轴承钢，陶瓷、硬质合金、高分子材料等耐磨材料中的一种制成的耐磨套；其作用是延长耐磨连接法兰2的使用寿命及提高密封性。
实施例4：
在本实施例中，将上述耐磨双层直管应用于混凝土泵车，当将其应用在混凝土泵车中时，无需事先在减震填充腔4间填充减震、密实材料。所示耐磨双层直管在使用时，在泵送压力作用下左端部耐磨内管3-2、中部耐磨内管3-3与右端部耐磨内管3-4结合处分离扩张形成填充通道3-1，使混凝土通过填充通道对减震填充腔4进行自动填充。
所述的填充通道3-1为左端部耐磨内管3-2、中部耐磨内管3-3与右端部耐磨内管3-4安装后形成的预留缝，其宽度控制在0.8mm以内。
优选的是，填充通道3-1选取为0.5mm。
减震填充腔4为分段式异质耐磨内管3安装在保护外管1内部形成的，最大距离控制在3mm以内；优选的是，减震填充腔4最大距离控制在1--2mm，这里的最大距离指的是外管内壁与内管外壁之间的最大间隔距离。
实施例5：
在本实施例中，结构与实施例1类似，分段式异质耐磨内管3由左端部耐磨内管3-2、中部耐磨内管3-3与右端部耐磨内管3-4组合成的合成管，其中左端部耐磨内管3-2与右端部耐磨内管3-4至少有一个采用的耐磨材料耐磨性能大于中部耐磨内管3-3的使用材料，左端部耐磨内管3-2与右端部耐磨内管3-4使用的材料可以相同，也可以不同。
只是在本实施例中，对于内管的各个部位(其中下标指的是各个部位的附图标记)，其满足下述公式：
①2HRC≤HRC(3-2、3-4)-HRC(3-3)≤10HRC
②Δ(3-3)/Δ(3-2、3-4)＝2～6倍(优选2～3倍)
Δ表示在相同的工况环境下、相同时间、相同试样的磨损消耗量，磨损消耗量Δ＝m磨损前-m磨损后。
HRC是采用洛氏硬度计所测定的材料硬度值。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述双层直管包括：保护外管(1)、分段式异质耐磨内管(3)，所述保护外管(1)嵌套在所述分段式异质耐磨内管(3)外侧，所述分段式异质耐磨内管(3)包括至少两段耐磨内管段，所述耐磨内管段彼此顺序相接。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述分段式异质耐磨内管(3)至少包括左端部内管段(3-2)、右端部内管段(3-4)以及一个或多个中部内管段(3-3)，三种耐磨内管中至少一种内管的材质与其他内管材质的不同。
3.根据权利要求1或2所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，相邻内管段相接处具有填充通道(3-1)。
4.根据权利要求1或2所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述保护外管(1)为焊接钢管，所述焊接钢管沿纵轴方向焊接在一起。
5.根据权利要求1或2所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述双层直管还包括耐磨连接法兰(2)，所述耐磨连接法兰(2)设置于所述保护外管(1)和所述分段式异质耐磨内管(3)所组成的嵌套双层管的两端。
6.根据权利要求1或2所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述双层直管还包括减震填充腔(4)，所述减振填充层(4)为保护外管(1)与分段式异质耐磨内管(3)安装后两者之间形成的夹空层，所述减震填充腔(4)中填充有减震填充料。
7.根据权利要求1或2所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述双层直管用于混凝土泵车，其安装在混凝土泵车上，用作混凝土的泵送管道。
8.根据权利要求5所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述耐磨连接法兰的内部设置有耐磨套。
9.根据权利要求8所述的用于混凝土输送的异质分段式高耐磨双层直管，其特征在于，所述耐磨法兰内部具有楔形结合面，所述耐磨套的外表面具有与所述耐磨法兰内部的楔形结合面匹配的楔形结合面，所述耐磨套通过两个楔形结合面的结合固定所述耐磨套。
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