CN201992249U - 变径弯管和包括该变径弯管的泵送设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变径弯管及包括该变径弯管的泵送设备。本实用新型总体涉及物料输送领域。本实用新型的变径弯管用于流体输送管路中，变径弯管包括输入端和输出端，其特征在于，变径弯管的曲率半径从输入端至输出端呈增大的趋势。本实用新型的变径弯管的弯曲变径进行了优化设计，能够有效地降低传输物料对变径弯管的冲击，提高变径弯管的使用寿命。

Description

变径弯管和包括该变径弯管的泵送设备

技术领域

本实用新型涉及物料输送领域，具体涉及一种用于输送物料的变径弯管和包括该变径弯管的泵送设备。

背景技术

随着混凝土行业的飞速发展，尤其是高标号高性能混凝土的大范围推广使用，这对于混凝土泵送设备的易损构件、关键构件也提出了更高的要求，例如本实用新型涉及到的混凝土输送变径弯管。

对于泵车、拖泵等泵送设备来说，其输送管路主要由直管和弯管组成。目前常用的输送弯管多为变径弯管，变径弯管的拐弯处阻力较大，且其内径由大变小，混凝土流过时会不断挤压和冲刷变径弯管的弯曲管壁，从而使得变径弯管的使用寿命不仅比直管要低很多，而且比普通的非变径弯管也要低不少。另一方面，堵管的情况一般也出现在输送管路中变径弯管的位置处，这常造成施工中断，小则耽误施工进度，大则出现爆管引发安全事故。因此，如何有效降低此类关键位置的变径弯管的内部阻力，同时提升变径弯管的使用寿命是目前行业内遇到的一大难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构改进的变径弯管及包括该变径弯管的泵送设备，变径弯管的弯曲变径进行了优化设计，能够有效地降低传输物料对变径弯管的冲击，提供变径弯管的使用寿命。

针对上述目的，根据本实用新型的第一方面提供了一种变径弯管，用于流体输送管路中，变径弯管包括输入端和输出端，其特征在于，变径弯管的曲率半径从输入端至输出端呈增大的趋势。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，变径弯管的内径锥度从输入端至输出端呈减小的趋势。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，变径弯管从输入端至输出端的曲率半径连续增大。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，变径弯管从输入端至输出端的内径锥度连续减小。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，变径弯管相对于其弯曲中心的曲率半径包括：变径弯管的外管壁相对于变径弯管的弯曲中心的近侧的曲率半径、外管壁相对于弯曲中心的远侧的曲率半径、变径弯管的内管壁相对于弯曲中心的近侧的曲率半径、内管壁相对于弯曲中心的远侧的曲率半径以及变径弯管的中心线的曲率半径。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，变径弯管的距离弯曲中心远的管壁的厚度大于距离弯曲中心近的管壁的厚度。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，距离弯曲中心远的管壁在变径弯管中段处的厚度大于变径弯管的两端处的厚度。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，变径弯管的横截面为圆形、椭圆形、方形或矩形。

进一步地，根据本实用新型第一方面的变径弯管，其中，变径弯管由多个曲率半径不同的弧形区段构成，弧形区段选自由圆弧区段、椭圆弧区段、双曲线区段、抛物线区段、渐开线区段构成的组中的一种或多种。

根据本实用新型的第二方面提供了一种泵送设备，该泵送设备的流体输送管路中包括根据本实用新型第一方面的变径弯管。

本实用新型具有以下技术效果：

根据本实用新型的变径弯管，其根据混凝土的实际流体状态对弯管本身的整个转弯半径的曲率变化进行了优化设计，由恒定曲率改为变曲率，使得变径弯管总体上满足曲率半径从输入端到输出端呈增大的趋势，即，使得变径弯管中流速小的位置(即内径较大的位置)的曲率半径也较小，流速大的位置(即内径较小的位置)的曲率半径也较大。由此，相比现有技术变径弯管，本实用新型变径弯管使得流速较快的部位转弯较缓，从而减小流体对管壁的冲击，使管壁的磨损相对均与，不会过于集中，从而避免局部磨损过快的现象；同时本实用新型的变径弯管通过将原流速较快部位的弯曲程度减缓，从而减少了流体的压力损失，避免积料堵管。

其次，同相比现有技术的变径弯管相比，本实用新型的变径弯管根据混凝土的实际流体状态对弯管内径的锥度变化方式也进行了优化设计，由恒定锥度改为变锥度，使得变径弯管总体上满足内径锥度从输入端到输出端呈减小的趋势，即，使得变径弯管中流速大的位置(即内径较小的位置)的内径锥度(变径幅度)较小，流速小的位置(即内径较大的位置)的内径锥度较大，从而减小流体压力损失，减轻混凝土对管内壁局部位置的冲刷磨损，避免局部磨损过快或积料堵管。

总体来说，本实用新型的变径弯管遵循了整体等寿命的设计理念，使得弯管所有磨损部位都能基本保持相同，保证弯管各个区段具有同等的寿命，不会出现现有技术中变径弯管经常局部磨穿报废的情况。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本实用新型提供进一步的说明。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的一些实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。附图中：

图1示出了现有技术中的变径弯管的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施方式的变径弯管的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施方式的变径弯管的中心线的设计方式；

图4(a)至图4(e)分别示出了图2中的根据本实用新型一个实施方式的变径弯管的五个剖面的示意图，具体包括A-A剖视图、B-B剖视图、C-C剖视图、D-D剖视图和E-E剖视图。

具体实施方式

下面将对比现有技术中的变径弯管，同时参照附图并结合具体实例来对本实用新型的实施方式进行说明。

首先，对图1中所示的现有技术中使用的一种变径弯管的结构进行说明。

如图1所示，现有技术中的变径弯管1的结构如下：

弯管1具有大内径的输入端1a(具有内径Φ1，例如175mm)和小内经输出端1b(具有内径Φ2，例如150mm)，且弯管1从输入端1a到输出端1b的内径是连续减小的。弯管1靠外侧的外管壁的曲率半径R1和靠外侧的内管壁的曲率半径R2具有共同的圆心O1，弯管1靠外侧的内管壁的曲率半径R4和靠内侧的外管壁的曲率半径R5具有共同的圆心O2，弯管1的弯曲中心线的曲率半径R3具有圆心O3。现有技术中的弯管1将变径弯管1的上述圆心O1和圆心O2彼此偏置，可以使弯管1的外侧管壁与内侧管壁件产生壁厚差。

如图1中所示，变径弯管1的上述曲率半径R1、R2、R3、R4、R5中都是固定不变的。并且由此，弯管1的内部变径的锥度也是固定不变的。具体地，这里所指的内径锥度可以以这种方式计算，即截取弯管1中的任意一段，将其看做一个假想的圆台，以圆台底面半径减去圆台顶面半径，进而处以圆台的高度(以此段弯管中的弯管中心线的弧长作为圆台高度)，由此即可计算出内径锥度。通过上面的描述可知，现有技术中的变径弯管1的内径锥度是不变的。

图1中的变径弯管1，由于其在整个转弯结构(从输入端1a至输出端1b)中曲率半径都是固定不变的，因此在物料(例如，混凝土)流过弯管1的过程中，物料在内径较大的位置处和内径较小的位置处的流速是不同的，内径较小的位置处物料的流速较快，这样就会造成内径较大部分和内径较小部分的磨损不均匀。同时，由于弯管1内径的锥度也是固定不变的，同样地，弯管1内物料流速较大的位置(内径较小处)的磨损也会比物料流速较小的位置(内径较大处)要快。这就造成了现有技术中的变径弯管1整体磨损不均匀，并且局部承受冲击过大，由此降低了弯管1的整体使用寿命。

针对上述问题，本实用新型对变径弯管进行了重新优化设计，改变了变径弯管的半径的设计方式，进而在此技术上，更有利地，改变了变径弯管的内径锥度的设计方式，以“弯管从大端至小端的曲率半径呈增大趋势”、“弯管从大端至小端的内径锥度成减小的趋势”为设计原则，设计全新的变曲率变锥度的变径弯管，以消除变径弯管受力不均的问题，同时降低物料在变径弯管内的压力损失。下面将结合具体实例来对上述设计方式进行说明。

为了便于更好地理解本实用新型，下面首先对以下技术术语进行说明。在本说明书中，弯管的“曲率半径”是指弯管整体的曲率半径，即作为一个弯曲结构件的弯曲半径，该曲率半径一般可以用弯管中心线的曲率半径来表示，即弯管中心线距离其弯曲中心的半径，例如图1中所示的半径R3。当然事实上，如果作进一步的精细划分，弯管的曲率半径可以包括弯管外壁(包括外侧和内侧)距离其弯曲中心的半径(如图1中的半径R1、R2)，弯管内壁(包括外侧和内侧)距离其弯曲中心的半径(如图1中的半径R4、R5)。上述曲率半径的曲率中心可以是不同的，例如图1中所示的那样。弯管的中心线、外壁和内壁分别具有不同的曲率中心。本文中的术语“内径锥度”是指在弯管的曲率半径变化的情况下，曲率半径变化的速度(类似于弧线的曲率)，其具体的计算方式将在下文中结合具体实例详细说明。说明书中的术语“大端”是指本实用新型的变径弯管的曲率半径最大的端部(如图2中的10a)，而“小端”是指变径弯管的曲率半径最小的端部(如图2中的10b)。

图2示出了根据本实用新型一个优选实施方式的变径弯管10的结构示意图。图3示出了该变径弯管10的中心线的示意图。图4示出了图2中的变径弯管10的五个剖切面的剖面图。

图2中所示的变径弯管10可以用于泵送设备的物料输送管路中，以输送例如混凝土流体。该变径弯管10包括输入端10a(具有内径Φ1，例如179mm)和输出端10b(具有内径Φ2，例如150mm)，其中，变径弯管10的曲率半径从输入端10a至输出端10b呈增大的趋势。也就是说，本实用新型的变径弯管10的曲率半径在弯管内径较大的位置较小，而在弯管内径较小的位置较大。由流体压力分布原理可知，内径较大的位置流速较慢，而内径较小的位置流速较快，按照弯管等寿命设计思路，在流速慢的位置加大变径弯管10的曲率半径，以提高流速，在流速快的位置减小曲率半径，以减小冲击，从而可以保证流体在整个变径弯管中流速均匀，避免对管壁局部位置的不均匀冲击。具体地，上述的曲率半径可以是下面列出的曲率半径中的一个或多个：变径弯管10的外管壁相对于弯曲中心O的远侧(例如图2中所示的10p)的曲率半径、上述外管壁相对于弯曲中心O的近侧的曲率半径、变径弯管10的内管壁相对于弯曲中心O的远侧的曲率半径(例如图2中所示的10n)、上述内管壁相对于弯曲中心O的近侧的曲率半径以及变径弯管10的中心线10i的曲率半径。在优选地实施方式中，将上述的曲率半径都按照上述原则设计。需要说明的是，这里的外管壁是指变径弯管10与外部环境接触的管壁，内管壁是指变径弯管10内部的与流体接触的管壁。

进一步地，根据本实用新型的变径弯管10，其内径锥度设计成从输入端10a至输出端10b呈减小的趋势。这里，内径锥度的计算方式如上面针对现有技术描述的计算方式一样。为了说明的目的，在图2中以五个剖切面A-A、B-B、C-C、D-D、E-E将变径弯管10示例性地分成了五个区段10c、10d、10e、10f、10g、10h，变径弯管10的从输入端10a至输出端10b中这些区段10c、10d、10e、10f、10g、10h的曲率半径依次增大，且这些区段10c、10d、10e、10f、10g、10h的内径锥度连续减小。需要说明的是，划分这五个区段10c、10d、10e、10f、10g、10h仅仅是为了说明变径弯管10的弯曲变径和内径锥度的变化趋势，而并非表示本实用新型的变径弯管10只能以图中所示的方式变化。事实上，对于图2中所示的变径弯管10，可以以任一角度区间来划分变径弯管10，划分的区段可以任意小，无论是多小的区段，通过上述方式计算内径锥度时，都将满足从变径弯管10的输入端10a至输出端10b，弯管10的曲率半径呈增大趋势，内径锥度都呈减小趋势，即，本实用新型的变径弯管10的弯管半径在越靠近输入端10a的位置处越小，在越靠近输出端10b的位置处越大；同时，变径弯管10的内径锥度在越靠近输入端10a的位置处变径程度越快(即内径锥度较大)，而在越靠近输出端10b的位置处变径程度越慢(即内径锥度较小)。通过这种变曲率半径并结合变内径锥度的设计方式，能够进一步保证本实用新型的变径弯管10在整个弯曲结构上都具有均匀的流体冲击力，且进一步减小流体在变径弯管10内部由于过度冲击而带来的压力损失。

进一步地，如图3中所示，本变径弯管10的中心线10i的弯区半径的曲率也是渐变的，其中心线10i不是普通圆弧，而是曲率半径从输入端10a至输出端10b呈增大趋势。这与变径弯管10的曲率半径变化趋势是对应的。

具体地，图3中以15°、30°、45°、60°、75°、90°为单位将变径弯管10依次划分为多个区段，同时依次标出了这些区段占据的水平距离L1、L2、L3、L4、L5、L6和竖直距离H1、H2、H3、H4、H5、H6，具体尺寸参考下表。

L1＝360mm	H1＝338mm
		L2＝346.18mm	H2＝327.79mm
L3＝306.66mm	H3＝297.15mm
		L4＝246.41mm	H4＝246.41mm
L5＝171.56mm	H5＝177.05mm
		L6＝87.83mm	H6＝92.76mm

由上表中的数据可以看到，从变径弯管10的输入端10a至输出端10b，中心线10i在水平方向上的距离缩短较快，在竖直方向上的距离缩短较慢，也就是，中心线10i近似成一个椭圆弧的形状，该椭圆弧的水平轴线为长轴，竖直轴线为短轴。由此可以看出，中心线10i的曲率半径从输入端10a至输出端10b是增大的。

并且，在本实用新型的优选实施方式中，将变径弯管10构造成，从输入端10a至输出端10b的曲率半径连续增大；从输入端10a至输出端10b的内径锥度连续减小。相应地，中心线10i的曲率半径从变径弯管10的输入端10a至输出端10b也连续增大。这种方式有利于构造出更加光滑的内部管壁，从而进一步减小流体冲击，避免流体压力损失。

进一步地，由于实际使用中，变径弯管10都是远离弯曲中心的外壁受到更大的流体冲击。因此，根据本实用新型的变径弯管10进行如下设计：使变径弯管10的距离弯曲中心O(如图2中所示)较远的外侧管壁10j的厚度大于距离弯曲中心O较近的内侧管壁10k的厚度。这种设计方式可以使变径弯管10以更加均匀的方式磨损，提高整体的使用寿命。例如，可以将远离弯曲中心O的外侧管壁10j设计成15～18mm厚，将靠近弯曲中心O的内侧管壁10k设计成10mm厚。这种设计方式可以通过将变径弯管10的内管壁10n相对于外管壁10p偏心地设置来实现。图4(a)至图4(e)中清楚地示出了这种偏心设置。图4(a)至图4(e)中以Ca、Cb、Cc、Cd、Ce来表示剖切面A-A、B-B、C-C、D-D、E-E处内管壁10n相对于外管壁10p偏心距。

进一步地，在实际应用中还发现，变径弯管10在中段部位处的磨损要大于两端处的磨损，因此，本实用新型的变径弯管进一步进行了如下优化设计：将外侧管壁10j在变径弯管10中段处的厚度大于变径弯管10的两端处的厚度。图4(a)至图4(e)中清楚地示出了这种变化。结合图2可以看出，剖切面A-A基本在变径弯管10的中部，剖切面B-B、C-C和D-D、E-E分别分布在剖切面A-A两侧，其中，剖切面A-A、B-B、D-D处于变径弯管10的中段，相对而言，剖切面C-C和E-E分别靠近两端，在图4(a)至图4(e)所示的实例中，变径弯管10五个剖切面A-A、B-B、C-C、D-D、E-E处的内侧管壁Da1、Db1、Dc1、Dd1、De1都设计成10mm厚，将中段的三个剖切面A-A、B-B、D-D处的外侧管壁Da2、Db2、Dd2设计成18mm厚(对应地，偏心距Ca、Cb、Cd均为4mm)，将靠近两端的两个剖切面C-C、E-E处的外侧管壁Dc2、De2设计成15mm厚(对应地，偏心距Cc、Ce均为2.5mm)。依照上述的尺寸，本实用新型的变径弯管10可以设计成具有下表中的尺寸，其中，Φa1、Φa2分别表示A-A剖面处弯管10的内径和外径，类似地，Φb1、Φb2分别表示B-B剖面处弯管10的内径和外径，Φc1、Φc2分别表示C-C剖面处弯管10的内径和外径，Φd1、Φd2分别表示D-D剖面处弯管10的内径和外径，Φe1、Φe2分别表示E-E剖面处弯管10的内径和外径，表中单位为mm。

Φa1＝158	Φa2＝186	Da1＝10	Da2＝18	Ca＝4
					Φb1＝155	Φb2＝183	Db1＝10	Db2＝18	Cb＝4
Φc1＝152	Φc2＝177	Dc1＝10	Dc2＝15	Cc＝2.5
					Φd1＝162.5	Φd2＝190.5	Dd1＝10	Dd2＝18	Cd＝4
Φe1＝168	Φe2＝193	De1＝10	De2＝15	Ce＝2.5

当然，本实用新型的变径弯管10不限于上述实施例中的尺寸，可以根据本实用新型的原理，依照具体的应用需要，对上述尺寸进行任何适当地改变。

进一步地，尽管图中所示的实施例中，变径弯管10具有圆形的横截面，但是，可以理解，在其他的实施方式中，变径弯管10的横截面也可以为椭圆形、方形或矩形等。

并且，在设计本实用新型的变径弯管10时，变径弯管10可以用任意合适的弯曲弧段构成，例如，在图示实施方式中的变径弯管10由多个曲率半径不同的圆弧区段构成(事实上，这些圆弧区段可以无限小)。在其他实施方式中，本实用新型的变径弯管可以由任何合适的弧形区段构成，例如，弧形区段可以是选自由圆弧区段、椭圆弧区段、双曲线区段、抛物线区段、渐开线区段构成的组中的一种或多种。通过数字建模，可以精确地设计出多种构造形式的变径弯管，并可以保证精确的设计尺寸。

此外，根据本实用新型的原理还提供了一种泵送设备，其输送管路中包括上述根据本实用新型的变径弯管。该泵送设备可以是混凝土泵送设备。当然，根据需要，本实用新型的变径弯管也可以应用于用于输送其他类型流体的泵送设备。

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

Claims (10)

1.一种变径弯管，用于流体输送管路中，所述变径弯管(10)包括输入端(10a)和输出端(10b)，其特征在于，

所述变径弯管(10)的曲率半径从所述输入端(10a)至所述输出端(10b)呈增大的趋势。

2.根据权利要求1所述的变径弯管，其特征在于，

所述变径弯管(10)的内径锥度从所述输入端(10a)至所述输出端(10b)呈减小的趋势。

3.根据权利要求1或2所述的变径弯管，其特征在于，

所述变径弯管(10)从所述输入端(10a)至所述输出端(10b)的曲率半径连续增大。

4.根据权利要求1或2所述的变径弯管，其特征在于，

所述变径弯管(10)从所述输入端(10a)至所述输出端(10b)的内径锥度连续减小。

5.根据权利要求1或2所述的变径弯管，其特征在于，所述变径弯管(10)相对于其弯曲中心(O)的所述曲率半径包括：所述变径弯管(10)的外管壁相对于所述变径弯管(10)的弯曲中心(O)的近侧的曲率半径、所述外管壁相对于所述弯曲中心(O)的远侧的曲率半径、所述变径弯管(10)的内管壁相对于所述弯曲中心(O)的近侧的曲率半径、所述内管壁相对于所述弯曲中心(O)的远侧的曲率半径以及所述变径弯管(10)的中心线(10i)的曲率半径。

6.根据权利要求1或2所述的变径弯管，其特征在于，所述变径弯管(10)的距离所述弯曲中心(O)远的管壁(10j)的厚度大于距离所述弯曲中心(O)近的管壁(10k)的厚度。

7.根据权利要求6所述的变径弯管，其特征在于，距离所述弯曲中心(O)远的管壁(10j)在所述变径弯管(10)中段处的厚度大于所述变径弯管(10)的两端处的厚度。

8.根据权利要求1所述的变径弯管，其特征在于，所述变径弯管(10)的横截面为圆形、椭圆形、方形或矩形。

9.根据权利要求1所述的变径弯管，其特征在于，所述变径弯管(10)由多个曲率半径不同的弧形区段构成，所述弧形区段选自由圆弧区段、椭圆弧区段、双曲线区段、抛物线区段、渐开线区段构成的组中的一种或多种。

10.一种泵送设备，其特征在于，所述泵送设备的流体输送管路中包括根据权利要求1至9中任一项所述的变径弯管(10)。

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