一種擠壓式泵的柔性管的製作方法
2023-04-24 10:08:46
專利名稱：一種擠壓式泵的柔性管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種擠壓式泵，這種泵可用於輸送象剛攪拌好的混凝土這樣的泥漿；本發明尤其涉及一種最好用於具有擠壓滾筒的擠壓式泵的彈性管，擠壓滾筒擠壓彈性管以使其彈性變形，並通過彈性管輸送泥漿。
現有技術的擠壓式泵包括一個彈性管，該彈性管沿圓柱形圓筒的內表面設置成U形。一對支承槓桿固定於插入圓筒中央的驅動軸上。支承槓桿間隔180°，並且同步旋轉。一對積壓滾筒通過支承軸和軸承支承在各個支承槓桿的末端上。滾筒擠壓彈性管的各個外表面以使彈性管彈性形變成平直的形狀。
幾對擠壓滾筒擠壓彈性管，通過該管沿滾筒的迴轉方向來移動處於滾筒前面的混凝土。此外，後面的一對滾筒迴轉並擠壓彈性管，以在前一滾筒與後一滾筒之間沿滾筒的迴轉方向移動密封於管內的混凝土。於是，混凝土被連續地輸出。
然而，在現有技術具有一定尺寸的彈性管的擠壓式泵中，當擠壓滾筒開始擠壓彈性管61時，彈性管61壓在滾筒63的內表面上，如
圖14的實線所示。這就防止管61位於其正常位置，如圖14中的虛線所示。這樣，就需要替換彈性管或調整擠壓滾筒的連接位置。從而降低了使用效率。
此外，如果這些問題時常發生，那麼彈性管在某些位置上就會磨損，從而降低了彈性管的耐久性。
另外，實驗表明上述問題產生於具有特定尺寸的彈性管。如表2所示，這樣的彈性管其外徑的範圍從160mm至165mm，內徑的範圍從120mm至145mm，厚度的範圍從7.5mm至22.5mm。在這種情況下，彈性管內徑與其外徑的比率範圍從0.73至0.91。
因此，本發明的一個目的是提供一種具有彈性管的擠壓式泵，並且當滾筒開始擠壓彈性管時，彈性管通常位於擠壓滾筒之間的正常位置。
另外，本發明的另一目的是提供一種用於擠壓式泵的彈性管，這種彈性管能夠防止管的局部磨損並改善其耐久性。
根據本發明的一種擠壓式泵通過多對滾筒擠壓彈性管以使管彈性形變經彈性管來輸送泥漿，而這種擠壓是通過移動各對擠壓滾筒來實現的。彈性管包括一外徑，一內徑和厚度。內徑與外徑之比設定在0.56至0.72的範圍內，厚度設定在23至25mm的範圍內。當彈性管處於其正常位置時，根據本發明的彈性管一定會被這樣擠壓。從而防止了彈性管的局部磨損。
本發明新穎的特徵具體如所附的權利要求書所述。參照附圖及本發明的最佳實施例，本發明及其目的和優點建很容易理解，其中圖1為一說明彈性管的局部橫剖視圖；圖2為一說明彈性管的局部垂直剖視圖；圖3為一說明彈性管的局部放大橫剖視圖；圖4為一說明塞在彈性管內的異物的局部橫剖視圖；圖5為一說明處於初始擠壓狀態的彈性管之橫剖視圖；圖6為一說明擠壓式泵的橫剖視圖；圖7為沿圖6中的剖面線7-7的橫剖視圖；圖8為一說明被擠壓滾筒擠壓的彈性管的局部橫剖視圖；圖9為一說明沿圓筒內表明設置的彈性管的前視圖；圖10為當容納於圓筒中時彈性管的水平剖視圖；圖11為一表明彈性管內徑與彎曲半徑之間關係的曲線圖；圖12為一表明彈性管的彎曲半徑及其壓縮率之間關係的曲線圖；圖13為一表明彈性管另一實施例的局部橫剖視圖；圖14為一現有技術中擠壓式泵的橫剖視圖。
參照圖1和2，將對根據本發明的擠壓式泵的第一實施例進行說明。
現說明擠壓式泵的整個結構。如圖6和7所示，一圓柱形的圓筒被固定在用於運輸擠壓式泵的車輛(未示出)上。如圖7所示，一側板12與圓筒11的左端部整體形成。加強肋13被焊接在該側板12的外表面上。一蓋板14由螺栓固定在圓筒11的右端部，以覆蓋開口。一連接板15固定一液壓馬達16，該馬達16插入由蓋板的中心所限定的開口內。馬達16包括一驅動軸17，驅動軸17通過圓筒11的中心部分延伸。驅動軸17的末端通過一徑向軸承支承在側板12的中心部分上。
如圖6所示，一對直支承杆19與驅動軸17的中間部分連接。支承杆19彼此間隔180°。如圖7所示，一對平行延伸的支承軸20通過螺栓21固定在各個支承杆19末端的兩側。擠壓滾筒22可轉動地支承在各個支承軸20上，以擠壓彈性管24。
一基本為半圓形的支架23例如通過焊接固定到圓筒11的內表面上。彈性管24沿支架的內表面設置。如圖6所示，彈性管24包括一從圓筒11的上部水平延伸的入口部分241。該入口部分241通過吸管系統被連接到混凝土漏鬥車(未示出)上。彈性管24的出口242從圓筒11的下部水平延伸。於是，混凝土被輸送到建築施工地點。一導向元件25為該彈性管24導向。
一對多邊形的連接板26被固定在驅動軸17上。彼此平行延伸的連接板26間隔一預定距離設置在驅動軸17的軸線方向上。連接板26被焊接在驅動軸17上。滾筒27可轉動地支承在連接板16之相對的角部，以接觸彈性管24的內側並把被壓扁的彈性管恢復成圓筒形。
若干個相對的支承杆28被連接在各個連接板26的外表面上。一限制滾筒29可轉動地支承在各個杆28上，其中滾筒29用於限制彈性管24外表面的位置。
在本實施例的擠壓式泵中，如圖7所示，馬達16的驅動軸17旋轉，從而使支承杆19、擠壓滾筒22、恢復滾筒27和限位滾筒29整體轉動。各對擠壓滾筒將彈性管壓縮成扁平形並繞軸17旋轉。這樣就將位於滾筒22之前的混凝土從入口部分241向出口部分242移動。混凝土就這樣從供給源被輸送到所需位置。該彈性管24的結構說明如下。如圖1和2所示，彈性管24包括一圓筒形的管體40和第一、第二、第三及第四加強層41、42、43、44，其中管體40由橡膠製成。第一至第四加強層41至44嵌入管體40內。該管體40由耐磨及耐風化的橡膠製成，例如具有如表1中所示的成分。
表1
如圖3所示，加強層41至44由細長的合成纖維索47組成。每個合成纖維索47都包括若干根尼龍絲45和橡膠46，尼龍絲被橡膠46包圍。尼龍絲45在一個平面內間隔一定距離彼此平行。尼龍絲45由尼龍6或尼龍66形成，而橡膠46由天然橡膠或苯乙烯丁二烯橡膠形成。
各個合成纖維索47的厚度被設定在0.6至1.2mm的範圍內，而其寬度被設定在200至500mm的範圍內，最好在300至400mm的範圍內。第一和第二加強層41，42的合成纖維索47繞管軸分別沿順時針和逆時針方向成螺旋形延伸。同樣，第三和第四加強層43，44沿相對的方向成螺旋形延伸。
如圖1所示，彈性管24內表面243的直徑(本文中指內徑φ2)與外表面244的直徑(本文中指外徑φ1)數值之比(φ2/φ1)被設定在0.56至0.72的範圍內。這樣，在擠壓滾筒22的初始擠壓階段，彈性管24就以最佳方式被擠壓，如圖5所示。選擇比率的基礎將在下文中說明。
我們作了一個實驗，即使用第一和第二彈性管移動彈性管內的混凝土。第一彈性管的外徑φ1被設定為159.0mm，內徑φ2被設定為101.6mm。第二彈性管的外徑φ1設定為165.0mm,其內徑φ2設定為105.0mm。在該實驗中，每根彈性管都以最佳方式被擠壓滾筒(見表2)所擠壓。此外，在第三至第六彈性管中，彈性管的外徑φ1被設定為159.0mm或165.0mm,同時彈性管24的厚度η設定為23.0至35.0mm的範圍內。這樣，彈性管也被以最佳方式擠壓。
*表2
因此，彈性管的尺寸比率(φ2/φ1)最好設定在0.56至0.72的範圍內。尺寸比率(φ2/φ1)被設定在0.60至0.68的範圍內則更好。彈性管的厚度η最好設定在23至35mm的範圍內，而且在28.7至30.0mm的範圍內更好。
如果彈性管24的厚度η超過35mm，加強層41、42、43、44的粘接的表面就易於從管體上脫離。如果其厚度η小於23mm，那麼用於使被壓扁的彈性管24恢復到原來的形狀的力就會減小。另外，在這種情況下，熱量將會使粘接表面從管體40上脫離。
如圖3所示，由最裡層的加強層所限定的橡膠層，或第一加強層41和彈性管24內表面243的厚度γ被設定在10至15mm的範圍內。如圖4所示，當異物48容納於彈性管24中時，橡膠層防止異物48切割彈性管24的第一加強層41。
如圖6和9所示，本實施例的彈性管24以半圓形的形式沿圓筒11的內表面設置。彈性管24的彎曲半徑R，即從圓筒11的中心O1至彈性管24的軸O2的距離，確定如下。
當彈性管24直線延伸時，具有一環形的橫截面。當它的一部分容納於圓筒11中時，如圖9所示，彈性管24產生形變。於是，如圖10所示，該彈性管24具有一橢圓形的截面。在這種狀態下，內表面241的長軸D1被設置於與圓筒11的內表面同心的平面上，如圖10所示，其短軸D2垂直於圓筒11的內表面延伸。短軸D2與長軸D1的比率，或〔(D2/D1)×100〕指示出彈性管的壓縮率τ。當壓縮率τ變小時，泵的吸入量也變小。
當彈性管24被彎曲時，如圖9所示，一張力作用於彈性管24與圓筒11接觸的外側部分上，而一壓縮的力作用於脫離圓筒11的內側部分上。彎曲半徑R於是變小，以減少彈性管的壓縮率τ。如果彈性管24被超出其屈服點(即恢復極限)彎曲，那麼作用於彈性管24上的力就大於彈性管的抗彎強度T。這就使彈性管24的內側部分彎曲，如圖9的虛線所示。
在該實施例中，彈性管的壓縮率τ由下面的等式確定對應於彈性管24的壓縮率的減小，吸力的減小將保持在10％以下，從而防止了管的彎曲τ＝〔(D2/D1)×100〕≥90％ …(1)彈性管的彎曲半徑R，厚度η，剛度G及內徑φ2與外徑φ1的比率(φ2/φ1)應滿足等式(1)的要求。彈性管的剛度G取決於第一至第四加強層41-44的數目N及其迴轉角α(層41至44相對軸O2的傾角，如圖9所示)，彈性管24的厚度和橡膠的硬度Hs。
為確定根據等式(1)的彈性管24的彎曲半徑R與內徑φ2之間的關係，我們作了一個實驗。結果如圖11的曲線所示。如該曲線所示，彎曲半徑R與內徑φ2的比率，或R/φ2約為4.0。而為確保安全，R/φ2約等於5.0是最佳的。
當根據彎曲半徑R使彈性管24被彎曲時，一外力W(kg)沿垂直於管24軸線的方向作用於管24上。這樣，管24的圓形橫截面就變形為一橢圓形。在這種狀態下，彈性管24產生一抵抗該外力的力，或抗彎力T(kg)。當外力W大於抗彎力T時，彎曲半徑R對應於抗彎彎曲半徑，而抗彎力T對應於一極限抗彎力。
抗彎力T由下面的等式(2)確定，而彈性管24的剛度G由下面的等式(3)確定T＝k1×(ηnφ2m)×Gr…(2)G＝k2×N×E …(3)，其中k1，k2為常量，指數n，m，r為通過實驗得出的數值，N是加強層41至44的數目，E是一個常量，該常量基於加強層41至44的材料，加強層的纖維厚度及其最終數目(每英寸(25.4cm)內所包含的纖維數目)由實驗確定的。
此外，加強層41至44的迴轉角α影響管24的彎曲特性。如果迴轉角α為零，那麼管就難於彎曲，而易於抗彎。但是，管不易於通過作用於管內的壓力而軸向拉伸。因此，迴轉角α一般被設定在50至70度的範圍內，最好在50至60度的範圍內。在本實施例中，迴轉角α被設定為54』55」。這種結構可在作用於管上的力之軸向分量與徑向分量之間建立平衡。
生成出內徑φ2分別為38，50，75和100mm的若干個彈性管24，以確定各個管24的壓縮率τ與彎曲半徑R的關係。結果如圖12所示。根據圖12所示的曲線可得到彈性管的彎曲半徑R，彎曲半徑R由等式(4)確定R＝K3×(φ2+η)×(φ2/η) …(4)，其中K3∝(1/G) …(5)。
如果N的值，或加強層41至44的數目在等式(3)中增加，那麼等式(3)、(5)中出現的剛度G也要增加。這就使出現在等式(4)、(5)中的常量K3的值減小。如果常量K3減小，即使管24的厚度η及其壓縮率τ保持不變，那麼由等式(4)確定的彎曲半徑R也要變小。與剛度G有關的橡膠硬度Hs一般被設定在50至70度的範圍內。此外，常量K3根據圓筒11的直徑變化，並且被設定在0.8至1.2的範圍內。
設計並製造出標稱直徑分別為38，50，75和100mm的若干個彈性管，從而得到由等式(1)並根據實驗等式(4)確定的壓縮率τ。表2示出了彈性管24彎曲半徑R的計算值和真實值，及彈性管24的壓縮率τ的真實值。圓筒11的內表面具有一半徑，該半徑由彈性管外徑φ1的一半加上彎曲半徑R的真實值而得出。
表3
如表3所示，加強層的數目最好設定在4至6或2至8的範圍內。在表2中，如果標稱直徑為38mm，那麼K3的值可由圓筒的半徑128.3除以計算值152.4mm(≈0.84)得出。若標稱直徑為50mm，那麼K3就約等於1.03。
如上所述，尤其是在如上所述構造的實施例中，彈性管24的尺寸比率(φ2/φ1)被設定在0.56至0.72的範圍內，而彈性管24的厚度η被設定在23至25mm的範圍內。因此，當擠壓滾筒22開始擠壓彈性管24時，彈性管24就位於正常的擠壓位置上，而不會壓在圓筒11的內表面上。這種結構可防止彈性管24被作用於局部的過大應力損壞。從而改善了彈性管的耐久性。
尺寸比率(φ2/φ1)可被設定在0.60至0.68的範圍內，該範圍要小於0.56至0.72的範圍。這樣有利於彈性管24在恰當位置上的擠壓。因此，改善了管的耐久性。
彈性管24由橡膠管體40和嵌入管體內的加強層41至44組成。這種結構改善了彈性管的耐久性。此外，加強層41至44沿徑向方向彼此間隔一預定距離設置在管體40上。加強層41至44在相對的方向上成螺旋形延伸。這樣就進一步改善了彈性管的耐久性。
加強層41至44由合成纖維索47構成。每個合成索包括多個合成纖維45，這些纖維由尼龍，聚酯或類似物構成。當合成纖維45按行排列時，橡膠46嵌入其外表面。該結構也改善了彈性管24的耐久性。
由彈性管24的內表面243和最裡層的加強層，或橡膠體40的第一加強層41限定的厚度γ被設定在10至15mm的範圍內。當異物處於彈性管內時，這種結構可防止異物48切割加強層41。這樣，可使彈性管的耐久性得到進一步改善。
設定彎曲半徑R以使彈性管的壓縮率為90％或更大。彎曲半徑R由等式(4)確定。這就防止了彈性管24的折曲，從而改善其耐久性。
本發明不僅局限於本實施例，它可以按以下的方式實施。
如圖13所示，除第一至第四加強層41至44以外，第五加強層51和第六加強層52也可形成於彈性管24上。或者，在彈性管24上形成一，二，三，七或更多層的加強層。彈性管24的管體40也可由腈橡膠(丙烯腈丁二烯共聚物)，苯乙烯橡膠(苯乙烯丁二烯共聚物)，丙烯酸橡膠(丙烯腈丙烯酸酯共聚物)，聚乙烯橡膠(氯錫酸聚乙烯)，聚氨基甲酸酯橡膠或類似物構成。
合成纖維索47的合成纖維45可通過將多根纖維纏繞在一起形成。
儘管本文已對本發明的一個實施例作出了說明，但是本領域技術人員應該清楚本發明可能以許多其它的特殊形式被實施，而沒有脫離本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種擠壓式泵，通過多對滾筒擠壓彈性管，使得彈性管發生彈性形變，從而通過彈性管來輸送泥漿，而這種擠壓是通過移動各對擠壓滾筒來實現的，其中彈性管具有一外徑，一內徑和一厚度，其特徵在於所說內徑與外徑的比率被設定在0.56至0.72的範圍內，所說的厚度被設定在23至35mm的範圍內。
2.如權利要求1所述的擠壓式泵，還包括一圓筒形的圓筒，其中彈性管沿圓筒的內表面設置；一驅動軸，支承在圓筒的中心部分；多對支承軸，支承在驅動軸上；軸承，可轉動地將滾筒支承在各個支承軸上。
3.如權利要求2所述的擠壓式滾筒，還包括連接板，固定於驅動軸上；若干個支承槓桿，懸接在固定板上；限制滾筒，可轉動地支承在各支承軸上，用於當與彈性管結合時限制彈性管的位置；以及恢復滾筒，連接到連接板上，該滾筒用於恢復被擠壓滾筒壓縮的彈性管。
4.如權利要求2所述的擠壓式泵，其中彈性管包括一橢圓形的橫截面，當沿圓筒的內表面安排時，其中從圓筒的中心到彈性管軸線的距離，或由下列等式確定的彎曲半徑R，從而使橢圓形橫截面的短軸(D2)與其長軸(D1)的比率，或壓縮率為90％或更大；R＝K3×(φ2+η)×(φ2/η)，並且K3∝(1/G)，其中G代表彈性管的剛度，η代表彈性管的厚度。
5.如權利要求1所述的擠壓式泵，其中彈性管的厚度被設定在28.7至30.0mm的範圍內。
6.如權利要求1所述的擠壓式泵，其中所說的彈性管包括一橡膠管體和嵌入管體的加強層。
7.如權利要求6所述的擠壓式泵，其中所說的加強層在管體內彼此間隔一預定的徑向距離設置，並且所說的加強層在相對的方向上成螺旋形延伸。
8.如權利要求7所述的擠壓式泵，其中由所說的加強層和所說的管體的軸線形成的角被設定在約50至約60度的範圍內。
9.如權利要求8所述的擠壓式泵，其中所說的加強層包括多根彼此有一定間隔設置的絲和包圍每根絲的橡膠，所說的絲由尼龍或聚酯形成。
10.如權利要求9所述的擠壓式泵，其中由彈性管的內表面與加強層所限定的管體厚度被設定在10至15mm的範圍內。
11.如權利要求6所述的擠壓式泵，其中所說的管體由具有耐磨和防風化特性的橡膠製成，所說的橡膠包括重量為50份的天然橡膠，重量為50份的苯乙烯丁二烯橡膠，重量為50份的炭黑，重量為5份的氧化鋅，重量為5份的軟化劑，重量為3份的處理劑，重量為2份的硫，重量為1份的硫化劑，重量為2份的硬脂酸，重量為1份的防氧化劑。
12.一種用於擠壓式泵的彈性管，通過多對滾筒擠壓彈性管以使管彈性形變經彈性管來輸送泥漿，而這種擠壓是通過移動各對擠壓滾筒來實現的，其中彈性管具有一外徑，一內徑和一厚度，所說內徑與外徑的比率被設定在0.56至0.72的範圍內，所說的厚度被設定在23至35mm的範圍內。
13.如權利要求12所述的彈性管，其特徵在於所說彈性管的厚度被設定在28.7至30.0mm的範圍內。
14.如權利要求12所述的彈性管，其特徵在於所說的彈性管包括一橡膠管體和嵌入管體內的加強層。
15.如權利要求14所述的彈性管，其特徵在於所說的加強層在管體內彼此間隔一預定的徑向距離設置，並且所說的加強層在相對的方向上成螺旋形延伸。
16.如權利要求15所述的彈性管，其特徵在於由所說的加強層和所說的管體的軸線形成的角被設定在約50至約60度的範圍內。
17.如權利要求16所述的彈性管，其特徵在於所說的加強層包括多根彼此有一定間隔設置的絲和包圍每根絲的橡膠，所說的絲由尼龍或聚酯形成。
18.如權利要求14所述的彈性管，其特徵在於由彈性管的內表面與加強層所限定的管體厚度被設定在10至15mm的範圍內。
19.如權利要求14所述的彈性管，其特徵在於所說的管體由具有耐磨和防風化特性的橡膠製成，所說的橡膠包括重量為50份的天然橡膠，重量為50份的苯乙烯丁二烯橡膠，重量為50份的炭黑，重量為5份的氧化鋅，重量為5份的軟化劑，重量為3份的處理劑，重量為2份的硫，重量為1份的硫化劑，重量為2份的硬脂酸，重量為1份的防氧化劑。
全文摘要
一種擠壓式泵通過多對滾筒擠壓彈性管以使管彈性形變經彈性管來輸送泥漿,而這種擠壓是通過移動各對擠壓滾筒來實現的。該彈性管具有一外徑,一內徑和一厚度。所說內徑與外徑的比率被設定在0.56至0.72的範圍內,所說的厚度被設定在23至35mm的範圍內。
文檔編號F04C5/00GK1208125SQ9810314
公開日1999年2月17日 申請日期1998年6月30日 優先權日1997年7月1日
發明者巖田升 申請人:株式會社大一技術