CN110712861A - 一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置 - Google Patents

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韦青
付云岗
王振
梁宁
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Abstract

本发明公开了一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，包括瓦楞夹层管和泡沫填充材料，瓦楞夹层管内填充有泡沫填充材料，瓦楞夹层管包括内层和外层，内、外层均由瓦楞夹层板按照正多边形折叠而成，在瓦楞夹层管的内层和外层之间填充有泡沫填充材料，本发明的缓冲吸能装置将瓦楞夹层板、管状结构和泡沫材料的优点相结合，相较于瓦楞夹层板、多边形空管和泡沫材料，其缓冲吸能效果大大提升，在受到轴向跌落冲击载荷作用时能够通过瓦楞夹层管和泡沫材料的塑性变形来耗散外部冲击能量，是一种新型填充管缓冲吸能结构，此外，该装置生产成本低、易于加工成型，能够有效降低吸能结构的重量，在实际应用中具有明显优势。

Description

一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置
技术领域
本发明属于运输包装技术领域，涉及一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置。
背景技术
缓冲能量吸收结构通常由一些特殊的吸能元件组成，在碰撞过程中可吸收较多的冲击能量，被广泛应用于高速公路护栏、车辆防撞、工业事故、个人安全防护和产品运输包装等领域，从而保护人身安全、减小设施损坏。例如，作为配合反推火箭、降落伞等使用的最后一级缓冲吸能装置，飞行器软着陆时常采用可压溃的泡沫、蜂窝等能量吸收材料；能量吸收装置作为着陆缓冲吸能装置也经常用于军用装备的空投系统中，为了保障产品外观完好和功能，避免外界冲击和振动载荷对产品的破坏，需要对产品施加一定的缓冲防护包装，用于吸收外界的冲击能量，其中，缓冲材料及结构的选用非常重要。多边形瓦楞夹层管在受到轴向跌落冲击载荷作用时能够通过自身的塑性变形来耗散外部冲击能量，是一种很有前景的新型填充管缓冲吸能结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，改善传统缓冲吸能装置的吸能特性，为空投物资装备和产品运输的防护包装提供需求。
本发明所采用的技术方案是，一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，包括瓦楞夹层管和泡沫填充材料，所述瓦楞夹层管内填充有泡沫填充材料。
本发明的特点还在于：
其中瓦楞夹层管的内层和外层均由若干正多边形的瓦楞夹层板组成；
其中瓦楞夹层板包括单瓦楞夹层板、双瓦楞夹层板或多瓦楞夹层板；
其中瓦楞夹层板包括两个平行设置的面板，两个所述面板之间通过胶黏剂粘贴有瓦楞芯层；
其中瓦楞芯层为正弦形波型；
其中瓦楞夹层管的管长方向与瓦楞芯层排布方向平行；
其中瓦楞夹层管的管长方向与瓦楞芯层排布方向垂直；
其中瓦楞夹层管的截面为正多边形，且瓦楞夹层管的外层为双层结构；
其中瓦楞夹层管还包括内层和外层，泡沫填充材料位于瓦楞夹层管的内层和外层之间；
其中泡沫填充材料位于瓦楞夹层管的内层和外层之间以及瓦楞夹层管内层以内。
本发明的有益效果是：
本发明的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置将瓦楞夹层板、管状结构和泡沫材料的优点相结合，相较于瓦楞夹层板、多边形空管和泡沫材料，其缓冲吸能效果大大提升，在受到轴向跌落冲击载荷作用时能够通过瓦楞夹层管和泡沫材料的塑性变形来耗散外部冲击能量，是一种新型填充管缓冲吸能结构，生产成本低、易于加工成型，利用瓦楞夹层板和管的结构优势，能够有效降低吸能结构的重量，在实际应用中具有明显优势。
附图说明
图1为本发明的实施例立体结构示意图；
图2为本发明中图1的截面A剖面图；
图3a为本发明中用于制作瓦楞夹层管的单瓦楞夹层板的横截面示意图；图3b为本发明中用于制作瓦楞夹层管的双瓦楞夹层板的横截面示意图；图3c为本发明中用于制作瓦楞夹层管的三瓦楞夹层板的横截面示意图；
图4为本发明中用于制作瓦楞夹层管的双瓦楞夹层板的组成结构示意图；
图5a为本发明的泡沫单填充正六边形瓦楞夹层双管沿X方向的俯视图；图5b为本发明的泡沫单填充正六边形瓦楞夹层双管沿X方向的剖视图；图5c为本发明的泡沫单填充正六边形瓦楞窝夹层双管沿Y方向的俯视图；图5d为本发明的泡沫单填充正六边形瓦楞夹层双管沿Y方向的剖视图；
图6a为本发明的泡沫单填充X向正三边形瓦楞夹层双管的截面形状示意图；图6b为本发明的泡沫单填充X向正方形瓦楞夹层双管的截面形状示意图；图6c为本发明的泡沫单填充X向正五边形瓦楞夹层双管的截面形状示意图；图6d为本发明的泡沫单填充X向正六边形瓦楞夹层双管的截面形状示意图；
图7a为本发明的泡沫单填充X向正六边形瓦楞夹层单管的填充形式示意图；图7b为本发明的泡沫单填充X向正六边形瓦楞夹层双管的填充形式示意图；图7c为本发明的泡沫双填充X向正六边形瓦楞夹层双管的填充形式示意图；
图8为本发明的实施例中四种实验件的对比曲线。
图中，1.瓦楞夹层管，2.泡沫填充材料，3.面板，4.胶黏剂，5.瓦楞芯层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，如图1与图2所示，吸能装置由瓦楞夹层管1和泡沫填充材料2组成，瓦楞夹层管1包括内层和外层，内、外层均由瓦楞夹层板按照正六边形折叠而成，其中外层正六边形管的一边为折叠的双层(采用粘接固定或是外表面捆绑包扎固定)；在瓦楞夹层管1的内层和外层之间填充有泡沫填充材料2；泡沫填充材料2选用聚乙烯泡沫塑料，即EPE材料；
瓦楞夹层板可根据需要选用单瓦楞夹层板、双瓦楞夹层板或多瓦楞夹层板，如图3a、图3b和图3c；
如图4所示，瓦楞夹层板包括两个平行设置的面板3，两个面板3之间通过胶黏剂4粘贴有瓦楞芯层，瓦楞芯5的截面为正弦波形；
瓦楞夹层管1的管方向可根据需要设置为X向或Y向，X向表示管长方向与瓦楞芯层排布方向平行，如图5a和图5b；Y向表示管长方向与瓦楞芯层排布方向垂直，如图5c和图5d，图1中的瓦楞夹层管1为X向管，即管长方向与瓦楞芯层排布方向平行；
如图6a、图6b、图6c和图6d所示，瓦楞夹层管1的截面形状根据需要可设置为正三边形、正方形、正五边形或正六边形，瓦楞夹层管1的截面形状包括但不限于以上4种；
瓦楞夹层管1的填充形式包括三种，分别为泡沫单填充多边形瓦楞夹层单管(简称单填充单管，即省略了内层，直接在外层内部填充有泡沫填充材料2，用于填充设备内部空间或填塞包装箱内设备与包装箱内壁之间的空间)，如图7a所示；泡沫单填充多边形瓦楞夹层双管(简称单填充双管，在内层和外层之间填充有泡沫填充材料2，可以将设备整体或局部包覆起来)，如图7b所示；泡沫双填充多边形瓦楞夹层双管(简称双填充双管，在内层内部以及内层和外层之间均填充有泡沫填充材料2，用于填充设备内部空间或填塞包装箱内设备与包装箱内壁之间的空间)，如图7c所示；填充形式包括但不限于以上3种形式，图1所示的填充形式即为前述的单填充双管(仅在内层和外层之间进行单层填充)，截面形状为正六边形；
泡沫填充材料2选用发泡材料，如聚乙烯泡沫(即EPE)、聚苯乙烯泡沫(即EPS)、聚氨酯泡沫(即EPU)或泡沫铝。
瓦楞夹层板采用纸、玻璃纤维、碳纤维、铝、钢制成。
本发明的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置使用方法为：以本发明泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置为例说明，将瓦楞夹层管1合理布置在外包装箱与空投物资、产品设备等防护对象之间，其轴向与产品受力方向一致，用以吸收冲击能量，延长冲击作用时间，降低作用在空投物资、产品设备等防护对象上的冲击加速度值。
本发明的具体使用方式包括：
1)全面缓冲吸能法，将瓦楞夹层管1密布排列，布满防护对象与外包装之间的全部空间；
2)局部缓冲吸能法，将采用瓦楞夹层管1包覆在空投物资、产品设备等防护对象的拐角、棱或侧面等易损部位，对重点部位进行保护。
本发明的泡沫填充多边形瓦楞夹层管的显著优点在于将瓦楞夹层板、管状结构和泡沫材料的优点相结合，相较于瓦楞夹层板、多边形空管和泡沫材料，其缓冲吸能效果大大提升，另外，本发明的装置生产成本低、易于加工成型，利用瓦楞夹层板和管的结构优势，能够有效降低吸能结构的重量，在空投、运输包装等领域中，该装置能够通过瓦楞夹层管和泡沫材料的塑性变形来耗散外部冲击能量，在受到轴向跌落冲击载荷作用时，其表现出具有明显优势，是一种新型填充管缓冲吸能结构。
实验验证：
对本发明所提供的吸能装置进行吸能测试，实验系统包括冲击试验机、实验件、记录设备和输出装置，其中冲击试验机包括冲击试验台和可调节质量、高度的重锤，记录设备包括数据采集系统和摄像仪，实验中跌落冲击条件相同，在同等条件下记录并计算实验件的吸能情况，实验件的具体参数如表1所示：
表1实验件具体参数
Figure BDA0002204418480000061
如图8所示，实验获得了表1中四种实验件的应力-应变曲线，根据曲线计算实验件的总吸能和比吸能，结果汇总如表2，其中总吸能是指实验件在轴向跌落冲击载荷下载荷-位移曲线进入密实化之前曲线与位移所包含的面积，比吸能为单位质量的实验件所吸收的能量：
表2实验件的总吸能和比吸能
Figure BDA0002204418480000062
Figure BDA0002204418480000071
由表2得知，对比样品件和对比件1可见，添加了泡沫材料后，吸能结构的吸能效果会有变化，样品件和对比件2数据对比得知两种方向的实验件的吸能效果各有不同，由样品件和对比件3数据对比得知不同截面形状的装置，其吸能效果具有显著差异。
综合以上变形模式和实验数据可知，样品件的结构设计合理，有效改善了吸能装置的吸能效果，以便在不同场合得以应用。

Claims (10)

1.一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，包括瓦楞夹层管(1)和泡沫填充材料(2)，所述瓦楞夹层管(1)内填充有泡沫填充材料(2)。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞夹层管(1)包括内层和外层，所述内层和外层均由若干正多边形的瓦楞夹层板组成。
3.根据权利要求2所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞夹层板包括单瓦楞夹层板、双瓦楞夹层板或多瓦楞夹层板。
4.根据权利要求2所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞夹层板包括两个平行设置的面板(3)，两个所述面板(3)之间通过胶黏剂(4)粘贴有瓦楞芯层。
5.根据权利要求4所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞芯层为正弦形波型。
6.根据权利要求1或4所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞夹层管(1)的管长方向与瓦楞芯层排布方向平行。
7.根据权利要求1或4所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞夹层管(1)的管长方向与瓦楞芯层排布方向垂直。
8.根据权利要求1所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞夹层管(1)的截面为正多边形，且瓦楞夹层管(1)的外层为双层结构。
9.根据权利要求1所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述瓦楞夹层管(1)还包括内层和外层，泡沫填充材料(2)位于瓦楞夹层管(1)的内层和外层之间。
10.根据权利要求1所述的一种泡沫填充多边形瓦楞夹层管的缓冲吸能装置，其特征在于，所述泡沫填充材料(2)位于瓦楞夹层管(1)的内层和外层之间以及瓦楞夹层管(1)内层以内。
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