CN111886438B - 具有管凸肩和磨损环的混合管及其制造方法 - Google Patents

具有管凸肩和磨损环的混合管及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运送固体的输送管(1)，所述输送管具有双壁的管身，所述管身包括内管(3)和外管(2)以及至少一个布置在端部侧的管凸肩(5)。输送管(1)的特征在于，内管(3)由耐用的塑料材料构成并且在管凸肩(5)中嵌入有磨损环(9)，所述磨损环的内直径Di9小于等于内管(3)的内直径Di3。

Description

具有管凸肩和磨损环的混合管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于运送固体的输送管以及一种用于制造该输送管的方法。
背景技术
由现有技术已知，使用输送管以运送固体。尤其是，例如这种输送管被使用在混凝土输送泵中。在此，输送管一方面必须构造成耐压的，以便经受住输送压力。另一方面，由于固体颗粒而出现相应地高的磨料磨损。
因此，由这种类型的DE19821637A1已知一种用于运送固体的双壁的输送管。在输送管的相应端部上安置有管凸肩。在管凸肩的内部区域中布置有磨损环。
此外，由US2008/0174110A1已知一种用于制造双层管的方法。为此，借助于铸造方法制造内衬。在硬化期间，内衬收缩。接着将内衬从铸模中取出，对内衬再次加工并且然后将其拉入到外管中。
发明内容
本发明的任务是，从现有技术出发，在生产成本、自重、耐磨性和可制造性方面优化这种类型的输送管。
为此，本发明提出一种，用于运送固体的输送管，所述输送管具有双壁的管身，所述管身包括内管和外管以及至少一个布置在端部侧的管凸肩，其中，所述内管由塑料材料构成，并且在所述管凸肩中嵌入有磨损环，所述磨损环的内直径小于等于所述内管的内直径，其特征在于，所述内管借助铸造方法铸造到所述外管中。用于运送固体的输送管尤其是构造为混凝土输送管。该输送管具有双壁的管身，该管身包括内管和外管以及至少一个在端部侧上联接的管凸肩。根据本发明，输送管的特征在于，内管由塑料材料构成，并且在管凸肩中嵌入有磨损环，该磨损环的内直径小于等于内管的内直径，并且内管借助铸造方法铸造到外管中。
首先，外管由承载压力的金属材料构成。这可例如是品类为S235亦或S355的钢。
外管也可由纤维增强的复合材料、例如GFK或CFK构成。
从现在起，由塑料材料构成的内管被直接铸造到外管中。为此，例如可使用聚氨酯塑料或聚脲塑料。尤其是，在此内管和外管也彼此联接、优选通过材料锁合的联接结构来联接。内管为此在离心铸造方法中被铸造到外管中。这可以是旋转离心铸造亦或成型离心铸造。在端部侧嵌入的磨损环在铸造时能实现：没有内管材料从外管中流出。
内管的塑料材料选择为，使得在内管的内壁上出现的层流引起在内管上仅发生小的磨料磨损。为了使在两个管之间或在一个管与一个弯管之间的过渡区域中由于涡流引起的磨损最小化，在此使用磨损环。
磨损环本身也可构造为塑料环。在此，选择如下塑料材料，该塑料材料具有比内管塑料更高的针对磨料磨损的耐抗性。
但在优选的实施变型方案中，磨损环由金属材料构成。磨损环尤其是也可构造成被硬化的且经调质的。例如可选择品类为C45至C60的钢。但磨损环也可由铸造材料构成。在此，例如可使用碳化铬材料、例如GX350。磨损环也可由陶瓷材料构成。
为了在管端部上可安置磨损环以及可将管与另外的构件联接，至少在一个端部上构造有管凸肩，优选在输送管的每一个端部上构造有管凸肩。管凸肩本身也优选由金属材料构成并且特别优选与外管联接或一件式地由外管一起制成。在此，可涉及材料锁合、力锁合或形锁合的联接方法或其组合。在此例如使用钎焊、熔焊、粘接、挤压或折边。特别优选地，管凸肩与外管焊接。
由于由塑料材料构成的内管，尤其是在钎焊或熔焊时，会发生经由外管直至内管上的热输入，该热输入可能对塑料管产生负面作用。因此，作为根据本发明的制造方法规定，首先提供外管并且将外管与管凸肩联接、尤其是焊接。在此之后，则可在内管的塑料材料不受焊接负面影响的情况下将内管引入到外管中。为此，尤其是规定，管凸肩的内直径构造为大于等于、尤其是大于内管的外直径、或外管的内直径。因此，尽管有套装的管凸肩仍可将工具导入到外管中。
磨损环本身又可联接在管凸肩中。这可通过形锁合、摩擦锁合和/或材料锁合实现。优选地，根据卡扣连接的原理将磨损环形锁合地嵌入。为此，管凸肩具有径向环绕地向内指向的楔形突起部。磨损环具有对此径向环绕地向外指向的楔形突起部。在推入管凸肩时，各楔形突起部的倾斜面贴靠在彼此上，直至相应的楔形突起部沿轴向方向被越过，从而在管凸肩和磨损环上的这两个楔形突起部形锁合地从后面钩住彼此或构成倒钩(Hinterschnitt)。
但可选地，磨损环也能够补充地或替代地粘入或以其他方式引入到管凸肩中。
作为替代的设计变型方案，为了制造输送管而规定，外管构造成沿轴向方向相对于内管伸出的。因此，管凸肩可尤其是与外管焊接。可选地，补充地可在焊接过程期间使外管冷却、尤其是借助内部冷却使外管冷却。接着接合过程，可将磨损环嵌入到管凸肩中。替代地，也可首先将磨损环与管凸肩联接。然后将与管凸肩联接好的磨损环嵌入到外管中。磨损环在这种情况下沿轴向方向伸出超过管凸肩向内进入到输送管中，因此朝向内管方向伸出。磨损环因此进行定心、尤其是沿径向方向进行定心，从而管凸肩和外管可被彼此焊接。
为了使在磨损环至内管的过渡部上的涡流最小化，此外规定，管凸肩的内直径构造为小于等于内管的内直径。进入内管的流动部可尤其是在磨损环至内管的过渡区域上沿径向方向被抬起，使得磨损在内管端部区域上不首先构造得更强。
此外，特别优选地，磨损环具有30mm至200mm之间的轴向长度。特别优选地，该轴向长度等于管凸肩本身的内直径的约25％至100％。
根据本发明提供的输送管由于塑料内管而具有特别小的自重。由于在入口区域中的磨损环，这种输送管(该输送管也可被称为混合管)的耐久性同样是高的。制造成本由于上文描述的生产方法以及要使用的材料和与此相关联的材料成本是低的。
根据本发明，固体输送管也可制造为，使得外管在端部侧被折边。经折边的端部构成管凸肩。然后将磨损环嵌入到经折边的外管中。替代地，也可在嵌入磨损环之后将内管引入到外管中。内管在此尤其是在离心铸造方法中引入到外管中。相应在端部侧嵌入的磨损环则在离心铸造期间防止用于制造内管的液态材料在端部侧排出。
外管在端部侧可以是单级的，可选地也可以是双级的，因此可在端部侧折边成具有两个阶梯形台肩。将磨损环嵌入到内管中。这可通过压入来进行。可选地，此外可将外环在外侧安装到外管上。该外环则尤其是利用压配合将磨损环保持在外管中。
此外，本发明涉及一种用于制造输送管的方法。
所述方法的特征在于：将内管铸造到外管中。该铸造尤其是借助离心铸造方法发生并且该铸造又优选地借助旋转离心铸造或成型离心铸造发生。结合磨损环，该磨损环因此可同时用作一类密封塞。由于在离心铸造时的离心力，为了构造内管将塑料材料压到外管的内周面上。这沿径向方向进行。但同时，在外管的轴向端部上，用于制造内管的材料将至少部分地流出。这通过磨损环来防止。
在特别优选的实施变型方案中，在引入塑料材料之前，对外管的内周面执行化学和/或机械清洁。塑料材料为此尤其是在液态或糊状或黏稠流动的状态下引入。接着，使外管围绕其纵轴线旋转并且由此径向环绕地在外管中制造内管。因此，尤其是可制造在1mm至20mm之间、特别优选在2mm至10mm之间和特别优选在3mm至7mm之间的内管壁厚。但与经拉入的或经推入的管相比，内管的壁厚应独立于生产方法来看。这与经拉入或经推入的内管相比改进了输送管。
通过在铸造方法中进行制造，同时建立了在外管与内管之间的材料锁合的连接。外管和内管因此不必单独彼此再粘接一次。在相应磨损环的相应内部的径向前端侧上，该磨损环也被铸造为具有内管。
在特别优选的设计变型方案中，外管在填入时以及在之后为了离心铸造而旋转时被加热。在此，外管可比所引入的塑料材料更热。尤其是在接着的冷却过程中，这起到正面作用。塑料材料的之后的收缩因此在内管与外管之间的接触面上开始，而不在所制造的塑料管的内周面上开始。
附图说明
本发明的其他优点、特征、特性和方面是下文的说明书的主题。优选的设计变型方案在示意图中示出。附图中：
图1示出根据本发明的具有经套装的管凸肩的混合管的一端部，
图2示出根据图1的替代的设计变型方案，其中，外管沿轴向方向伸出超过内管，
图3示出在管凸肩的联接结构方面替代于图2的设计变型方案，以及
图4示出具有至少部分一件式地由外管制成的管凸肩的替代的设计变型方案。
具体实施方式
在图中，对于相同或类似构件使用相同的附图标记，即使为了简化起见而省却了重复的描述。
图1示出根据本发明的输送管1的端部区段，该输送管构造为混合管或多层管，该输送管包括外管2以及利用外管2包围的内管3。根据本发明，外管2由金属材料构成，而内管3由塑料材料构成。在输送管1的一个端部4上安置有管凸肩5。在此，管凸肩5沿轴向方向6例如包围外管2的外周面7。此外，管凸肩5经由环绕的接缝8与外管2材料锁合地联接。此外，示出内管的壁厚W3。
在管凸肩5中嵌入有磨损环9。在此，磨损环9的内直径Di9构造为小于等于内管3的内直径Di3。磨损环9和内管3的前端侧端部10和11无间隙地贴靠在彼此上。
此外，优选地，管凸肩5的内直径Di5构造为大于等于外管2的内直径Di2。优选地，磨损环9也嵌入到管凸肩5中。为此，磨损环9具有径向环绕的从磨损环9的外周面13突出的卡锁楔形部14。管凸肩5的在内直径方面增大的端部15具有径向环绕向内指向的楔形突起部16。如果从现在起磨损环9沿轴向方向6嵌入到管凸肩5中，则楔形突起部16相互滑过并且出现倒钩17，从而磨损环9形锁合地位置固定。替代地，磨损环9可被粘入、压入或折边接入。此外，磨损环9具有轴向长度L9。
图2示出输送管1的端部区段。区别于图1，在此外管2构造成沿轴向方向6伸出超过内管3。管凸肩5又构造成沿轴向方向6至少部分搭接外管2并且借助接缝8与外管2联接。为了从现在起使所产生的热影响不对塑料内管3产生负面作用，关于径向方向R在外管2下方在接缝8的区域中不布置内管3，而是布置有磨损环9的一部分。在焊接时相应的热作用对于磨损环9而言是较不严峻的。磨损环9也可在接缝8完成之后才被嵌入。例如可经由未详细示出的内部冷却在焊接过程期间对外管2进行与热有关的冷却。此外，在该设计变型方案中，内管3的前端侧10和磨损环9的前端侧11无间隙地形锁合地贴靠在彼此上。在该设计变型方案中，磨损环9也通过在各楔形突起部之间的相应的倒钩17扣入到管凸肩5中。但磨损环9也可例如粘入到管凸肩5中。接缝8例如构造为角焊缝。
图3示出一种替代于图1的设计变型方案。在此，沿轴向方向6外管2也在部分长度区段上伸出超过内管3。管凸肩5在此借助呈对头焊缝形式的接缝8联接到外管2的前端侧的轴向端部18上。例如可通过将磨损环9与已经套装的管凸肩5一起嵌入到输送管1中来制造这个。管凸肩5相对于外管2尤其是沿径向方向R的定心因此经由磨损环9提供。
图4示出输送管1的一种替代的设计变型方案。该输送管同样具有外管2以及内管3。内管3由塑料材料制成。在此，管凸肩5至少部分一件式地由外管2制成。在此，外管2是被折边的。折边在此构造成双级的。相对于外管2的内直径Di2，外管2以内直径Di5.1在第一级中折边以及然后在端部侧再次以内直径Di5.2在第二级中折边，从而分别产生与外管2的内直径Di2相比更大的内直径Di5.1、Di5.2。在折边部中，则在端部侧嵌入磨损环9，该磨损环尤其是由金属材料构成。也可仅对外管2进行单级折边。
为了进一步稳定以及固定磨损环9并且可选地为了联接可行性，外环19被套装到外管2的外侧或外周面7上。该外环19则一起构成凸缘5。因此，为了制造才将外环19推移到外管2上。然后执行折边。然后在端部侧嵌入磨损环9。随后又将外环19沿轴向方向A推移到端部上并且尤其是对其进行挤压或在其他方面进行联接，例如可也发生粘接。因此，外环19尤其是施加沿径向方向R向内指向的压力并且因此基于压配合尤其是固定磨损环9。该设计变型方案可选地提供如下可行性：首先制造具有管凸肩5的外管2，其中，管凸肩5在此包括折边部、磨损环9和外环19。接着可引入呈塑料内层形式的内管3。该内管可例如在离心铸造方法中制造。为了在离心铸造时不使液态的塑料材料沿轴向方向A从管中流出，在此已经嵌入磨损环9。内管3的可能的塑料材料因此也填充台肩20，该台肩在折边部的过渡区域中产生。内管3的材料因此在磨损环9与内管3之间的分界面21处在前端侧贴靠在磨损环9上。
在所有上文提及的实施变型方案中，尤其是在该设计变型方案中，可设想的是，在磨损环9的内周面22上构造非常薄壁的塑料覆层或覆层。该覆层可例如在根据本发明的输送管1的存放或存储期间用于防腐蚀。但在首次开始运行时，该覆层相对快速地由于要输送的固体的磨蚀行为而被磨耗掉，从而磨损环9的内周面22则与要输送的固体直接接触。因此，在开始运行的最短时间之后、尤其是在少量输送小时之后，磨损环9的内直径Di9小于等于内管3的内直径Di3。由生产决定地(例如由于超配量)，塑料可跑到磨损环的内直径上并且因此同样形成薄的覆层。
在另一种优选的设计变型方案中，也可省却外环19，从而仅磨损环9被嵌入到经折边的外管2中。
为了嵌入磨损环9可例如进行热膨胀，随后嵌入磨损环9，随后再进行收缩过程。但磨损环9也可被压入到经折边的外管2中。可选地，然后可套装外环19。
附图标记列表
1 输送管
2 外管
3 内管
4 1的端部
5 管凸肩
6 轴向方向
7 2的外周面
8 接缝
9 磨损环
10 3的前端侧端部
11 9的前端侧端部
13 9的外周面
14 9的卡锁楔形部
15 5的扩开的端部
16 楔形突起部
17 倒钩
18 2的前端侧端部
19 外环
20 台肩
21 分界面
22 9的内周面
W3 3的壁厚
Di2 2的内直径
Di3 3的内直径
Di5 5的内直径
Di5.1 内直径，第一级
Di5.2 内直径，第二级
Di9 9的内直径
L9 9的轴向长度
R 径向方向
A 轴向方向

Claims (22)

1.用于运送固体的输送管(1)，所述输送管具有双壁的管身，所述管身包括内管(3)和外管(2)以及至少一个布置在端部侧的管凸肩(5)，其中，所述内管(3)由塑料材料构成，并且在所述管凸肩(5)中嵌入有磨损环(9)，所述磨损环的内直径(Di9)小于等于所述内管(3)的内直径(Di3)，其特征在于，所述内管(3)借助铸造方法铸造到所述外管(2)中。
2.根据权利要求1所述的输送管(1)，其特征在于，所述外管(2)由承载压力的金属材料或纤维增强的复合材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的输送管(1)，其特征在于，所述内管(3)由耐磨料磨损的塑料构成。
4.根据权利要求3所述的输送管(1)，其特征在于，所述内管(3)由聚氨酯或聚脲构成。
5.根据权利要求1或2所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)由塑料材料构成，其中，针对磨料磨损的耐抗性相比于所述内管(3)更大。
6.根据权利要求1或2所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)由金属材料构成，或所述磨损环(9)由陶瓷材料构成。
7.根据权利要求6所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)由经调质的钢材料构成。
8.根据权利要求1或2所述的输送管(1)，其特征在于，所述管凸肩(5)和所述外管(2)是彼此分开制成的构件，或所述管凸肩(5)一件式且材料统一地在所述外管(2)上一起制成。
9.根据权利要求1或2所述的输送管(1)，其特征在于，所述管凸肩(5)沿轴向方向(6)在部分长度区段上包围所述外管(2)。
10.根据权利要求1或2所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)被嵌入到所述管凸肩(5)中，使得在所述磨损环(9)外周面(13)上的径向环绕的卡锁楔形部与所述管凸肩(5)内周面上的径向环绕的卡锁楔形部之间构造形锁合的连接。
11.根据权利要求1或2所述的输送管(1)，其特征在于，所述管凸肩(5)的内直径(Di5)构造为大于等于所述外管(2 )的内直径(Di2)。
12.根据权利要求1所述的输送管(1)，其特征在于，所述外管(2)的前端侧端部(18)构造为沿轴向方向(6)伸出超过所述内管(3)的前端侧端部(10)。
13.根据权利要求12所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)布置成接合到所述外管(2)中。
14.根据权利要求13所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)沿轴向方向关于管方向(R)布置在所述管凸肩(5)与所述外管(2)的接缝(8)下方。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)沿轴向方向(6)比所述管凸肩(5)构造得更长。
16.根据权利要求15所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)沿轴向方向(6)比所述管凸肩(5)构造得更长，从而所述磨损环(9)沿轴向方向(6)接合到所述外管(2)中。
17.根据权利要求16所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)沿轴向方向(6)比所述管凸肩(5)构造得更长，从而所述磨损环(9)沿轴向方向(6)形锁合地接合到所述外管中。
18.根据权利要求1所述的输送管(1)，其特征在于，所述外管(2)在端部侧被折边，其中，磨损环(9)嵌入到所述外管(2)中。
19.根据权利要求18所述的输送管(1)，其特征在于，外环(19)在端部侧在外侧上被套装到经折边的外管(2)上，并且所述外环(19)与所述磨损环(9)作为压配合被套装。
20.根据权利要求19所述的输送管(1)，其特征在于，外环(19)在端部侧在外侧上被挤压到经折边的外管(2)上。
21.根据权利要求6所述的输送管(1)，其特征在于，所述磨损环(9)由铸造材料构成。
22.用于制造根据权利要求1至21中任一项所述的输送管(1)的方法，其特征在于，提供具有在端部侧嵌入的磨损环(9)的外管(2)，其中，将塑料材料引入到所述外管(2)中并且然后在离心铸造方法中在所述外管(2)中制造所述内管(3)。
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