本发明专利技术涉及管道输送设备领域，公开了一种管道输送设备、耗损型压力输送管道及其制造方法，所述耗损型压力输送管道包括内衬层(1)和缠绕于该内衬层(1)外周的纤维层，所述制造方法包括根据内衬层磨损厚度极限目标提升值(Δd)在所述内衬层(1)的外周缠绕第一设计厚度(tf1)的应力分担纤维层(2)的步骤。通过本发明专利技术的制造方法制得的耗损型压力输送管道由于其应力分担纤维层(2)的设计厚度参照内衬层(1)将要面临的耗损情况而设置，应力分担纤维层(2)的设计更符合其设置的本来目的，提供了更合理、准确的设计思路和方向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道输送设备领域，具体地，涉及一种耗损型压力输送管道的制造方法。此外，本专利技术还涉及一种耗损型压力输送管道及具有其的管道输送设备。
技术介绍
利用管道作为运输工具对液体、气体或固体料浆等进行长距离运输是工业生产中一种重要的物料输送方式，应用十分广泛，其中，作为运输工具的管道由于在工作过程中不断被耗损且承受工作内压而在此被统称为耗损型压力输送管道。典型地，混凝土输送泵通过输送管将由泵体增压的混凝土连续输送至预定位置，此处用于输送混凝土的输送管即是一种常见的耗损型压力输送管道。这种耗损型压力输送管道在工作时的工况通常具有两个重要特征：一是由于被输送的物料(特别是其中的磨粒、腐蚀性物质)的磨损或腐蚀作用而容易使得其内管壁产生耗损；二是由于管壁在物料的压力输送过程中需要承受一定的工作内压，当内管壁的耗损厚度达到一定程度后，所述工作内压将可能导致发生爆管，危及人身、财产安全。在混凝土输送过程中，其中的砂石料不断对输送管内管壁冲刷磨损，且其管壁需要承受高达17MPa以上的工作内压。为此，混凝土输送管由传统单一材料的金属管(金属单层管、金属双层管)发展为金属内衬-纤维复合材料的结构。例如，在中国技术专利CN202708358U中公开了一种输送管，其包括采用离心铸造方式制成的内管和采用碳纤维复合材料制成的外管。由此可以利用内管的耐磨性抵抗物料磨损，并借助碳纤维复合材料的拉伸强度而分担部分应力，提升承受工作内压的能力。然而，现有技术仅定性地提供了输送管的金属内衬-纤维复合材料结构，指出通过包覆纤维层能够改善输送管的抗压、防爆性能。至于纤维层的厚度，则需要根据经验和设计工作内压而粗放式设计。由于不存在合理、规范的设计方法和思路，容易导致包覆的纤维层过厚或过薄，进而浪费材料或者难以达到所需的应力分担能力和防爆性能。在相关领域，存在用于压力容器的设计方法可供参考，如中径公式、密塞斯(Mises)公式、福贝尔(Faupel)公式、克洛斯兰(Crossland)公式等。此类设计方法适用于塑性金属内衬形式的压力容器的设计，利用包覆的纤维层抵抗内压以提升安全系数。由于压力容器实质上为一种准静态结构，因而更重视其承压能力，在设计时通常设计为具有较大的壁厚，以具有较高的安全系数，但这导致较大的质量。由此，由于内衬性能不同(耗损型压力输送管道通常为脆性内衬，以具有耐磨损性能)，所处工况和要求的安全级别存在较大差异，压力容器的设计思路和方法并不便于应用至耗损型压力输送管道中。有鉴于此，有必要提供一种耗损型压力输送管道的制造方法，以解决上述现有技术中存在的至少部分技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种耗损型压力输送管道的制造方法，该制造方法有利于根据耗损型压力输送管道即将面临的耗损情况而合理地设置纤维层厚度，在保证纤维层的应力分担能力的情形下，避免其厚度过大。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种耗损型压力输送管道的制造方法，所述耗损型压力输送管道包括内衬层和缠绕于该内衬层外周的纤维层，所述制造方法包括根据内衬层磨损厚度极限目标提升值在所述内衬层的外周缠绕第一设计厚度的应力分担纤维层的步骤S1。优选地，所述内衬层由脆性材料制成。优选地，所述内衬层磨损厚度极限目标提升值与所述第一设计厚度之比Δd/tf1≥0.65，并且/或者，在所述步骤S1中，根据下述不等式确定所述第一设计厚度：其中，tf1为所述第一设计厚度，p为所述耗损型压力输送管道的设计工作内压，ts为所述内衬层的设计壁厚，Es为所述内衬层的弹性模量，Ef为所述应力分担纤维层的弹性模量，p1为所述应力分担纤维层的初应变，d＝d0+Δd，d0为所述内衬层独立地承受所述设计工作内压时所能达到的初始磨损厚度极限，Δd为所述内衬层磨损厚度极限目标提升值，r1为所述内衬层的设计内半径，[σs]为所述内衬层所允许的最大周向应力。优选地，所述应力分担纤维层的初应变p1＝0。优选地，所述制造方法还包括：在所述步骤S1之前，根据所述设计工作内压、所述内衬层的设计内半径和所述初始磨损厚度极限确定所述内衬层的设计壁厚的步骤S0。优选地，在所述步骤S0中，根据下述不等式确定所述内衬层的设计壁厚：优选地，所述制造方法还包括在所述应力分担纤维层的外周包覆第二设计厚度的安全防护纤维层的步骤S2。优选地，在所述步骤S2中，根据下述不等式组确定所述第二设计厚度：其中，R1为所述安全防护纤维层的内半径，[σF]为所述安全防护纤维层所允许的最大周向应力。在此基础上，本专利技术提供一种由上述制造方法制得的耗损型压力输送管道。此外，本专利技术提供一种耗损型压力输送管道，所述耗损型压力输送管道包括内衬层和缠绕于该内衬层外周的纤维层，所述纤维层包括具有第一设计厚度的应力分担纤维层，以能够使得所述耗损型压力输送管道的总磨损厚度极限相比于所述内衬层独立地承受相应设计工作内压时所能达到的初始磨损厚度极限提升对应的内衬层磨损厚度极限目标提升值，其中，所述内衬层磨损厚度极限目标提升值与所述第一设计厚度之比Δd/tf1≥0.65。优选地，所述纤维层还包括包覆于所述应力分担纤维层的外周的具有第二设计厚度的安全防护纤维层。在此基础上，本专利技术还提供一种具有该耗损型压力输送管道的管道输送设备。通过本专利技术的上述技术方案，在制造耗损型压力输送管道时根据所需的内衬层磨损厚度极限目标提升值而设置具有相应的第一设计厚度的应力分担纤维层，因而该应力分担层的厚度可以与所需的内衬层的耗损目标值(提升量)相适应，避免其厚度值过大或过小。通过本专利技术的制造方法制得的耗损型压力输送管道由于其应力分担纤维层的设计厚度参照内衬层将要面临的耗损情况而设置，应力分担纤维层的设计更符合其设置的本来目的，提供了更合理、准确的设计思路和方向。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术一种具体实施方式的耗损型压力输送管道的剖面结构示意图；图2是耗损型压力输送管道的内衬层的周向应力与磨损厚度的关系曲线。附图标记说明1-内衬层；r1-设计内半径；ts-设计壁厚；d0-初始磨损厚度极限；Δd-内衬层磨损厚度极限目标提升值；d-总磨损厚度极限；2-应力分担纤维层；tf1-第一设计厚度；3-安全防护纤维层；tf2-第二设计厚度。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。为便于理解，在随后的说明中，首先以混凝土输送管为例描述本专利技术提供耗损型压力输送管道的优选结构，然后对制造该耗损型压力输送管道的关键步骤进行详细说明，本领域普通技术人员能够从该优选结构和关键步骤的说明中领悟并实施本专利技术随附的权利要求书所限定的各项技术方案。首先参照图1所示，根据本专利技术一种优选实施方式的耗损型压力输送管道，典型地可以被用作混凝土输送管。该耗损型压力输送管道包括内衬层1和缠绕于内衬层1外周的纤维层。其中，尽管纤维层显示为进一步包括应力分担纤维层2和包覆于该应力分担纤维层2外周的安全防护纤维层3，但对于本专利技术所要解本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耗损型压力输送管道的制造方法，所述耗损型压力输送管道包括内衬层(1)和缠绕于该内衬层(1)外周的纤维层，其特征在于，所述制造方法包括根据内衬层磨损厚度极限目标提升值(Δd)在所述内衬层(1)的外周缠绕第一设计厚度(tf1)的应力分担纤维层(2)的步骤S1。
【技术特征摘要】
1.一种耗损型压力输送管道的制造方法，所述耗损型压力输送管道包括内衬层(1)和缠绕于该内衬层(1)外周的纤维层，其特征在于，所述制造方法包括根据内衬层磨损厚度极限目标提升值(Δd)在所述内衬层(1)的外周缠绕第一设计厚度(tf1)的应力分担纤维层(2)的步骤S1。2.根据权利要求1所述的耗损型压力输送管道的制造方法，其特征在于，所述内衬层(1)由脆性材料制成。3.根据权利要求1所述的耗损型压力输送管道的制造方法，其特征在于，所述内衬层磨损厚度极限目标提升值(Δd)与所述第一设计厚度(tf1)之比Δd/tf1≥0.65，并且/或者，在所述步骤S1中，根据下述不等式确定所述第一设计厚度(tf1)：σs=pr(ts-d)[1+Eftf1Es(ts-d)]-p1αEEstf1αEtf1+(ts-d)≤[σs];]]>其中，tf1为所述第一设计厚度(tf1)，p为所述耗损型压力输送管道的设计工作内压，ts为所述内衬层(1)的设计壁厚(ts)，Es为所述内衬层(1)的弹性模量，Ef为所述应力分担纤维层(2)的弹性模量，p1为所述应力分担纤维层(2)的初应变，d＝d0+Δd，d0为所述内衬层(1)独立地承受所述设计工作内压时所能达到的初始磨损厚度极限(d0)，Δd为所述内衬层磨损厚度极限目标提升值(Δd)，r1为所述内衬层(1)的设计内半径(r1)，[σs]为所述内衬层(1)所允许的最大周向应力([σs])。4.根据权利要求3所述的耗损型压力输送管道的制造方法，其特征在于，所述应力分担纤维层(2)的初应变p1＝0。5.根据权利要求3所述的耗损型压力输送管道的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：在所述步骤S1之前，根据所述设计工作内压、所述内衬层(1)的设计内半径(r1)和所述初始磨损厚度极限(d0)确定所述内衬层(1)的设计壁厚(ts)的步骤S0。6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘延斌，郭伦文，蒋凯歌，李飞，汪斌，
申请(专利权)人：中联重科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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