技术领域

本发明涉及物料输送相关技术， 具体涉及一种复合结构输送管， 还涉及该复合结 构输送管的制造方法及使用该复合结构输送管 的物料输送机械。 背景技术

输送管是物料输送设备 （如混凝土泵车、 布料机等） 必不可少的配套件， 物料包 括混凝土等， 只有通过输送管的连续传输才能达到远距离正 常输送。

输送管一般要求内壁具有较高的耐磨性， 还要求整体具有较好的韧性， 此外重量 也不能太重， 否则将会使有重量限制的设备超重， 同时还造成拆装难度大， 影响工作效 率， 且安全性不高。

目前， 在进行建筑作业时， 一般通过输送机械将混凝土输送到预定的地点 ， 以实 施预定的作业。 在输送混凝土过程中， 混凝土通过输送管到达预定的地点， 而输送管内 壁需要持续承受混凝土泥浆的不断冲蚀和磨损 ，这样，输送管在输送预定量的混凝土后， 就需要更换， 频繁的更换输送管一方面会影响混凝土输送的 效率， 另一方面也增加了混 凝土输送的成本。

为了减少输送管的更换频率， 降低混凝土的输送成本， 当前已经采用了多种技术 方案来延长输送管的使用寿命。 根据其原理的不同， 大致包括两种方式。

一种方式是通过增加输送管的壁厚以提高输送 管的使用寿命， 进而减少输送管的 更换频率。 但这种方法无疑会加大工程机械臂架的重量， 在输送混凝土泥浆时， 非常容 易使臂架过载， 严重时会导致臂架支撑断裂、 臂架侧板开裂等问题， 造成安全事故。

另一种方式是通过提高输送管的硬度以增加输 送管的耐磨性， 进而增加输送管的 使用寿命。 增加硬度一般又包括两种方式， 一是用特殊耐磨材料制作输送管， 如用高锰 钢或特殊耐磨材料铸造， 这种方式制作的输送管成本过高， 不适用于混凝土的输送。 二 是对输送管进行淬火处理， 以提高输送管壁的硬度， 这种方法制造的输送管的抗冲击性 和韧性较低， 特别在向高处或需要更快地输送混凝土时， 输送管都要承受较高的压力， 在较高压力作用下， 容易导致输送管脆裂、 爆管， 造成更大的安全事故。

因此， 通过增加输送管的壁厚或提高输送管硬度的方 式来延长其使用寿命的方法 都存在安全性隐患。 举例而言， 请参阅图 1， 图 1是现有技术中一种输送管的截面结构示意图� � 如图 1 所示， 该输送管 10为单层结构， 包括管体 11和法兰 12， 其中， 该管体 11通常采用钢 或合金钢， 该法兰 12通常采用普通钢。 该输送管 10因需兼顾韧性及耐磨性， 其内壁耐 磨性受限， 同时重量偏重。

请参阅图 2， 图 2是现有技术中另一种输送管的截面结构示意� �。 如图 2所示， 该 输送管 20为双层结构， 包括外管 21、 内管 22以及法兰 23， 其中， 该外管 21通常采用 高韧钢或复合材料， 该内管 22通常采用高耐磨合金钢或陶瓷， 该法兰 23通常采用普通 钢。

同样， 该输送管 20也存在重量偏重的问题。

此外， 现有技术中还有一种外管采用复合材料、 内管采用超高分子量聚乙烯的双 层管， 其外管有防爆功能， 但外管抗剪切能力差， 易碰伤或摔坏， 且复合材料成本过高， 实用性并不强。

由此可见， 现有技术中的输送管至少具有如下缺点：

1、 单层管因需兼顾韧性及耐磨性， 其内壁耐磨性受限， 同时重量偏重；

2、 采用钢材质的双层管也存在重量偏重的问题， 有可能会使有重量限制的设备超 重， 同时还造成拆装难度大， 影响工作效率， 且安全性不高；

3、 采用复合材料外管的双层管虽然重量较轻， 但外管抗剪切能力差， 易碰伤或摔 坏， 且复合材料成本过高， 实用性并不强。 发明内容

本发明提供一种输送机械、 复合结构输送管及其制造方法， 能够解决现有技术中 输送管存在的重量偏重、安全性不高、抗剪切 能力差、成本过高以及实用性不强的问题。

为解决上述技术问题， 本发明采用的一个技术方案是： 提供一种复合结构输送管， 该复合结构输送管包括外管和内管， 该外管采用轻质合金材料； 该内管采用轻质耐磨材 料； 该内管设于该外管内， 其中， 该轻质合金材料为铝合金、 镁合金或钛合金， 该轻质 耐磨材料为耐磨陶瓷、 超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯。

其中， 该复合结构输送管还包括法兰单元， 该法兰单元一体成型于该外管的端部， 该内管的端部一体成型有法兰卡口，该法兰单 元与该法兰卡口适配以将该内管固定于该 外管内。

其中， 该法兰卡口呈凸台状， 该法兰单元的内侧呈凹环槽状， 用于与该凸台状的 法兰卡口相适配。

其中， 该外管分为两半或多半， 该两半或多半外管采用焊接、 铆接或螺接的方式 相配合将该内管包围。

其中， 该复合结构输送管还包括法兰单元， 该内管的端部突出于该外管的端部以 形成安装部， 该法兰单元套设于该安装部上并与该外管和该 内管相配合。

其中， 该法兰单元采用焊接、 铆接或螺接的方式与该外管和该内管相配合。

为解决上述技术问题， 本发明采用的另一个技术方案是： 提供一种物料输送机械， 该物料输送机械包括上述的复合结构输送管。

为解决上述技术问题， 本发明采用的另一个技术方案是： 提供一种复合结构输送 管的制造方法， 包括以下步骤：

采用轻质合金材料形成外管；

采用轻质耐磨材料形成内管； 以及

将该内管设于该外管内；

其中， 在该采用轻质合金材料形成外管的步骤中， 选用铝合金、 镁合金或钛合金 作为该轻质合金材料；

在该采用轻质耐磨材料形成内管的步骤中， 选用耐磨陶瓷、 超高分子量聚乙烯或 复合聚氨酯作为该轻质耐磨材料。

其中， 在该采用轻质合金材料形成外管的步骤中， 还包括步骤： 在该外管的端部 一体成型法兰单元， 该法兰单元呈凹环槽状；

在采用轻质耐磨材料形成内管的步骤中， 还包括步骤： 在内管的端部一体成型法 兰卡口， 该法兰卡口呈凸台状；

在将该内管设于该外管内的步骤中， 还包括步骤： 将该法兰单元与该法兰卡口适 配以使该内管固定于该外管内。

在将该内管设于该外管内的步骤中， 还包括步骤： 将该外管分为两半或多半制造， 采用焊接、 铆接或螺接的方式将该两半或多半外管相配合 以包围该内管。

其中， 在将该内管设于该外管内的步骤中， 还包括步骤： 使该内管的端部突出于 该外管的端部以形成安装部。

其中， 该制造方法进一步包括以下步骤：

采用轻质合金材料形成法兰单元；

将该法兰单元套设于该安装部上并采用焊接、 铆接或螺接的方式与该外管和内管 相配合。

本发明的有益效果是： 区别于现有技术的情况， 本发明公开的复合结构输送管外 管为低密度、 高强度、 高韧性材料， 可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输 送管 不变形也不爆裂， 相比复合材料具有更好的抗剪切能力， 不易碰伤或摔坏， 且成本相对 较低； 内管为轻质耐磨材料， 可在较轻的重量下提供足够的耐磨性， 产品的整体重量相 比钢材的输送管可减轻 50%以上， 使得拆装方便、 效率及安全性均大为提高， 且工艺简 单， 内层不需要后续的热处理。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案 ， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例 ， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获 得其他的附图， 其中：

图 1是现有技术中一种输送管的截面结构示意图� �

图 2是现有技术中另一种输送管的截面结构示意� �；

图 3是根据本发明一优选实施例的复合结构输送� �的分解结构示意图； 图 4是图 3中所示的复合结构输送管的组合结构示意图� �

图 5是根据本发明另一优选实施例的复合结构输� �管的分解结构示意图； 图 6是图 5中所示的复合结构输送管的组合结构示意图� �

图 7 是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送 管的分解结构示意图， 其中， 外管与内管未组合；

图 8 是根据本发明另一优选实施例的复合结构输送 管的分解结构示意图， 其中， 外管与内管已组合；

图 9是图 7和图 8中所示的复合结构输送管的组合结构示意图� �

图 10是图 9所示的复合结构输送管的放大截面结构示意� �；

图 11是根据本发明一优选实施例的复合结构输送� ��的制造方法的流程示意图； 图 12是根据本发明另一优选实施例的复合结构输� ��管的制造方法的流程示意图； 图 13是根据本发明另一优选实施例的复合结构输� ��管的制造方法的流程示意图。 具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

请一并参阅图 3和图 4， 其中， 图 3是根据本发明一优选实施例的复合结构输送� � 的分解结构示意图； 图 4是图 3中所示的复合结构输送管的组合结构示意图� �

如图 3和图 4所示， 本发明实施例提供一种复合结构输送管 30， 该复合结构输送 管 30用于输送物料， 在本实施例中， 该复合结构输送管 30为常用的直管， 该复合结构 输送管 30包括外管 31和内管 32。

其中， 该外管 31采用铝合金、 镁合金或钛合金等轻质合金材料一体成型； 该内管 32采用耐磨陶瓷、 超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯等轻质耐磨材 料一体成型， 具体地， 耐磨陶瓷可采用加压烧结的方法一体成型，超 高分子量聚乙烯及复合聚氨酯可采用热压 成型的方法一体成型； 该内管 32设于该外管 31内。

在本实施例中， 该复合结构输送管 30还包括法兰单元 33， 该法兰单元 33—体成 型于该外管 31的端部，该内管 32的端部一体成型有法兰卡口 322，该法兰单元 33与该 法兰卡口 322适配以将该内管 32固定于该外管 31内。

在优选实施例中， 该法兰卡口 322呈凸台状， 图 3中示出的法兰卡口 322为连续 的凸台状， 当然， 该法兰卡口 322也可为离散的凸台状。 该法兰单元 33的内侧 （即朝 向法兰卡口 322的侧面） 呈凹环槽状， 该凹环槽状的法兰单元 33在其内侧恰好收容该 凸台状的法兰卡口 322，使得该内管 32固定于该外管 31内。本领域技术人员容易想到， 将该内管 32固定于该外管 31内的方式并不限于此，上述的凸台状及凹环� ��状结构反过 来设置亦可， 即法兰单元 33的内侧呈凸台状， 法兰卡口 322呈凹环槽状。

当然， 法兰卡口 322和法兰单元 33的具体形状并不限于附图所示， 其可根据实际 安装要求进行设计， 例如， 法兰单元 33上可设有相应的安装孔等， 以便于与其他外部 法兰相连接。

在本实施例中， 该外管 31分为两半， 该两半外管 31采用焊接、 铆接或螺接的方 式相配合将该内管 32包围， 其中， 焊接、 铆接或螺接的方式可参照现有技术常用的方 式， 此处不再赘述。 当然， 该外管 31并不限于分为两半， 在其他实施例中， 该外管 31 分为亦可根据需要分为多半， 同样， 将该多半外管 31采用焊接、 铆接或螺接的方式相 配合将该内管 32包围。

本实施例提供的复合结构输送管 30的外管 31和内管 32均一体成型， 外管 31为 低密度、 高强度、 高韧性材料， 可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输 送管不变 形也不爆裂，相比复合材料具有更好的抗剪切 能力，不易碰伤或摔坏，且成本相对较低； 内管 32为轻质耐磨材料， 可在较轻的重量下提供足够的耐磨性， 产品的整体重量相比 钢材的输送管可减轻 50%以上，使得拆装方便、效率及安全性均大为 提高，且工艺简单， 内层不需要后续的热处理。 并且外管 31和内管 32的端部分别一体成型有法兰单元 33 和法兰卡口 322， 该法兰单元 33与该法兰卡口 322适配以将该内管 32固定于该外管 31 内，无需额外设置独立的法兰单元，省去了独 立法兰单元需要与外管和内管的焊接工艺， 同时保证了产品的整体韧性和强度。

请一并参阅图 5和图 6， 其中， 图 5是根据本发明另一优选实施例的复合结构输� � 管的分解结构示意图； 图 6是图 5中所示的复合结构输送管的组合结构示意图� �

如图 5和图 6所示， 本发明实施例提供一种复合结构输送管 40， 该复合结构输送 管 40用于输送物料，本实施例提供的复合结构输� ��管 40与图 3和图 4中所示复合结构 输送管 30大致相同， 本实施例提供的复合结构输送管 40亦包括外管 41和内管 42。

其中， 该外管 41采用铝合金、 镁合金或钛合金等轻质合金材料一体成型； 该内管 42采用耐磨陶瓷、 超高分子量聚乙烯或复合聚氨酯等轻质耐磨材 料一体成型， 具体地， 耐磨陶瓷可采用加压烧结的方法一体成型，超 高分子量聚乙烯及复合聚氨酯可采用热压 成型的方法一体成型； 该内管 42设于该外管 41内。

在本实施例中， 该复合结构输送管 40还包括法兰单元 43， 该法兰单元 43—体成 型于该外管 41的端部，该内管 42的端部一体成型有法兰卡口 422，该法兰单元 43与该 法兰卡口 422适配以将该内管 42固定于该外管 41内。

在优选实施例中， 该法兰卡口 422呈凸台状， 图 5中示出的法兰卡口 422为连续 的凸台状， 当然， 该法兰卡口 322也可为离散的凸台状。 该法兰单元 43的内侧 （即朝 向法兰卡口 422的侧面） 呈凹环槽状， 该凹环槽状的法兰单元 43在其内侧恰好收容该 凸台状的法兰卡口 422，使得该内管 42固定于该外管 41内。本领域技术人员容易想到， 将该内管 42固定于该外管 41内的方式并不限于此，上述的凸台状及凹环� ��状结构反过 来设置亦可， 即法兰单元 43的内侧呈凸台状， 法兰卡口 422呈凹环槽状。

当然， 法兰卡口 422和法兰单元 43的具体形状并不限于附图所示， 其可根据实际 安装要求进行设计， 例如， 法兰单元 43上可设有相应的安装孔等， 以便于与其他外部 法兰相连接。

在本实施例中， 该外管 41分为两半， 该两半外管 41采用焊接、 铆接或螺接的方 式相配合将该内管 42包围， 其中， 焊接、 铆接或螺接的方式可参照现有技术常用的方 式， 此处不再赘述。 当然， 该外管 41并不限于分为两半， 在其他实施例中， 该外管 41 分为亦可根据需要分为多半， 同样， 将该多半外管 41采用焊接、 铆接或螺接的方式相 配合将该内管 42包围。

本实施例提供的复合结构输送管 40与图 3和图 4中所示复合结构输送管 30的不 同之处在于， 本实施例提供的复合结构输送管 40为弯管， 适用于复合结构输送管的弯 折处的连接。

本实施例提供的复合结构输送管 40的外管 41和内管 42均一体成型， 外管 41为 低密度、 高强度、 高韧性材料， 可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输 送管不变 形也不爆裂，相比复合材料具有更好的抗剪切 能力，不易碰伤或摔坏，且成本相对较低； 内管 42为轻质耐磨材料， 可在较轻的重量下提供足够的耐磨性， 其整体重量相比钢材 的输送管可减轻 50%以上， 使得拆装方便、 效率及安全性均大为提高， 且工艺简单， 内 层不需要后续的热处理。 并且外管 41和内管 42的端部分别一体成型有法兰单元 43和 法兰卡口 422， 该法兰单元 43与该法兰卡口 422适配以将该内管 42固定于该外管 41 内，无需额外设置独立的法兰单元，省去了独 立法兰单元需要与外管和内管的焊接工艺， 同时保证了产品的整体韧性和强度。

上文以直管和弯管为例阐述了复合结构输送管 的结构， 然而本领域技术人员完全 可以想到将上述结构应用到锥管上， 因此， 锥管的具体结构在此不再赘述。

请一并参阅图 7至图 10， 本发明实施例提供一种复合结构输送管 50， 该复合结构 输送管 50包括外管 51、 内管 52以及法兰单元 53， 其中， 该外管 51及该法兰单元 53 采用铝合金、 镁合金或钛合金等轻质合金材料； 该内管 52采用耐磨陶瓷、 超高分子量 聚乙烯或复合聚氨酯等轻质耐磨材料一体成型 ， 具体地， 耐磨陶瓷可采用加压烧结的方 法一体成型， 超高分子量聚乙烯及复合聚氨酯可采用热压成 型的方法一体成型； 该内管 52设于该外管 51内， 该外管 51和该内管 52具有适配的直径， 可采用挤压的方式将内 管 52设于外管 51内。

在本实施例中， 该内管 52的端部突出于该外管 51的端部以形成安装部 522， 该法 兰单元 53套设于该安装部 522上并与该外管 51和该内管 52相配合。在具体实施例中， 该法兰单元 53可采用焊接、铆接或螺接的方式与该外管 51和该内管 52相配合， 其中， 焊接、 铆接或螺接的方式可参照现有技术常用的方式 ， 此处不再赘述。 应当注意的是， 当然， 该法兰单元 53的具体形状并不限于附图所示， 其可根据实际安装要求进行设计。

本实施例提供的复合结构输送管 50的外管 51和内管 52均一体成型， 外管 51为 低密度、 高强度、 高韧性材料， 可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输 送管不变 形也不爆裂； 内管 52为轻质耐磨材料， 可在较轻的重量下提供足够的耐磨性， 其整体 重量相比钢材的输送管可减轻 50%以上。并且设置有独立的法兰单元 53， 使得外管 51、 内管 52以及法兰单元 53的模具均为简化。

此外， 本发明还提供一种输送机械 （未图示）， 该输送机械用于输送物料， 该输送 机械包括上述的复合结构输送管。

请参阅图 11， 本发明还提供一种复合结构输送管的制造方法 ， 包括以下步骤： 步骤 Sll、 采用轻质合金材料形成外管， 例如选用铝合金、镁合金或钛合金等作为 该轻质合金材料；

步骤 S12、采用轻质耐磨材料形成内管， 例如选用耐磨陶瓷、超高分子量聚乙烯或 复合聚氨酯等作为该轻质耐磨材料；

步骤 S13、 将该内管设于该外管内， 具体方式见下文介绍。

具体而言， 请一并参阅图 12， 图 12是根据本发明另一优选实施例的复合结构输� �� 管的制造方法的流程示意图。

在本实施例中， 复合结构输送管的制造方法包括以下步骤：

步骤 S21、 形成内管和外管， 具体形成方式与图 11所示类似， 此处不再重复描述; 步骤 S22、 在该外管的端部一体成型法兰单元， 该法兰单元呈凹环槽状； 步骤 S23、， 在该内管的端部一体成型法兰卡口， 该法兰卡口呈凸台状； 步骤 S24、将该凹环槽状的法兰单元与该凸台状的法 兰卡口适配以将该内管固定于 该外管内， 例如将该外管分为两半制造， 采用焊接、 铆接或螺接的方式将该两半外管相 配合以包围该内管， 当然， 该外管亦可分为多半制造， 并采用焊接、 铆接或螺接的方式 将该多半外管相配合以包围该内管。

本实施例提供的复合结构输送管的制造方法工 艺简单， 其中外管和内管的端部分 别一体成型有法兰单元和法兰卡口， 无需额外设置独立的法兰单元， 省去了独立法兰单 元需要与外管和内管的焊接工艺， 同时保证了产品的整体韧性和强度。

请一并参阅图 13，图 13是根据本发明另一优选实施例的复合结构输� ��管的制造方 法的流程示意图。 在本实施例中， 复合结构输送管的制造方法包括以下步骤：

步骤 S31、 形成内管和外管， 具体形成方式与图 11所示类似， 此处不再重复描述， 其中， 内管与外管具有适配的直径；

步骤 S32、采用挤压的方式将内管插入外管内， 并使该内管的端部突出于该外管的 端部以形成安装部；

步骤 S33、采用轻质合金材料形成法兰单元，该法兰 单元与该内管具有适配的直径; 步骤 S34、将该法兰单元套设于该安装部上并采用焊 接、铆接或螺接的方式与该外 管和内管相配合， 其中， 焊接、 铆接或螺接的方式可参照现有技术常用的方式 ， 此处不 再赘述。

本发明提供的复合结构输送管的制造方法工艺 简单， 所制得的复合结构输送管结 构紧凑、 韧性好且整体强度较佳。

综上所述， 本领域技术人员容易理解， 本发明公开的复合结构输送管外管为低密 度、 高强度、 高韧性材料， 可在较轻的重量下提供足够的强度及韧性使输 送管不变形也 不爆裂， 相比复合材料具有更好的抗剪切能力， 不易碰伤或摔坏， 且成本相对较低； 内 管为轻质耐磨材料， 可在较轻的重量下提供足够的耐磨性， 产品的整体重量相比钢材的 输送管可减轻 50%以上， 使得拆装方便、 效率及安全性均大为提高， 且工艺简单， 内层 不需要后续的热处理。

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。