專利名稱：一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土泵送機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道。本發(fā)明還涉及一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法。
背景技術(shù)：
混凝土泵送機械設(shè)備是用來近距離輸送新鮮混凝土的大型成套自動化設(shè)備，能將坍落度在一定范圍之內(nèi)的混凝土輸送到一定高度或者進(jìn)行一定距離的水平輸送，廣泛應(yīng)用于城市商砼、鐵路、道路、橋梁、大壩、機場、碼頭等大中型基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)場施工中，而混凝土輸送管道是混凝土泵送機械設(shè)備中混凝土管路系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的混凝土輸送管道主要存在如下3個缺陷:
第一，現(xiàn)有的混凝土輸送管道的使用壽命普遍較短，影響泵送能力，設(shè)備使用率降低；第二，現(xiàn)有的混凝土輸送管道整體質(zhì)量太重，在臂架上安裝之后增加臂架重力載荷，降低臂架的疲勞極限，而且造成臂架振動幅度較大，導(dǎo)致混凝土在泵送狀態(tài)時整車失穩(wěn)，直接影響整車工作效率，而且還存在一定的使用安全隱患； 第三，現(xiàn)有的混凝土輸送管道的管徑有限，不能滿足與混凝土輸送缸大缸徑大排量匹配的輸送能力要求，造成混凝土方量受限制，直接影響生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道及其制作方法，采用該制作方法制成的碳纖維輸送管道應(yīng)用在混凝土泵送機械設(shè)備中，可以大大減輕混凝土泵送機械設(shè)備中混凝土管路系統(tǒng)的質(zhì)量，增強混凝土輸送管路的耐磨性，提高輸送管路的使用壽命，滿足混凝土泵送機械設(shè)備高泵送能力、臂架更輕量化的要求。本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道，其配料組成中碳纖維材料的含量是100%，所述的碳纖維輸送管道中的標(biāo)準(zhǔn)型直管的管壁厚度為4mm以上，加厚型直管的管壁厚度為7mm以上。所述的碳纖維輸送管道中的彎管的管壁最薄處厚度為7mm以上,管壁最厚處厚度為所述管壁最薄處厚度的2 3倍。上述的一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，主要包括以下步驟:S1.氧化處理，得到預(yù)氧化碳纖絲；S2.炭化處理，包括中溫炭化和高溫炭化先后兩個階段，得到石墨化的碳纖絲；S3.編網(wǎng)，得到成塊的碳纖維布；S4.粘固成型，得到碳纖維管道制品。其中，所述的步驟SI氧化處理，是將碳纖維原料放在預(yù)氧化爐或者氧化氣體中加熱，在200 300°C的溫度下加熱十至數(shù)百分鐘，得到預(yù)氧化碳纖絲。所述的步驟S2中的中溫炭化是先在中溫炭化爐300 800°C的溫度范圍內(nèi)分段升溫20分鐘，在保護(hù)氣體高純度氮氣(純度在99.999%以上)中炭化；其中的高溫炭化是后在高溫炭化爐1000 1600°C的溫度范圍內(nèi)分段升溫20分鐘，在保護(hù)氣體高純度氮氣(純度在99.999%以上)中高溫炭化；最后在高純度氬氣(純度在99.999%以上)中加熱至2000 3000°C，并維持?jǐn)?shù)秒至數(shù)十秒鐘，得到石墨化的碳纖絲。石墨化的碳纖絲經(jīng)過編網(wǎng)之后就得到成塊的碳纖維布，再將編網(wǎng)后的碳纖維布對角交錯地一層一層放置在輸送管道預(yù)制模具的內(nèi)外表面，然后采用酚醛樹脂涂滿碳纖維布后再膠合一起加壓加熱使之粘固，在得到管道制品之后，最后經(jīng)過噴涂制成最終使用的碳纖維輸送管道成品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道，由于全部采用碳纖維材料制成，碳纖維材料的輕質(zhì)特性使得該碳纖維輸送管道的質(zhì)量大大減輕，有效降低了混凝土泵送機械設(shè)備中臂架的重力載荷，同時，由于碳纖維材料本身具有耐磨性、高強度、剛度性好、柔韌性強等突出優(yōu)點，因而使得該碳纖維輸送管道的使用壽命延長，而且還可以增大輸送管道的管徑，使單位時間內(nèi)管道排出的混凝土量大大增加，從而有利于提高生產(chǎn)效率。


圖1為本發(fā)明一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的直管的剖視圖。圖2為本發(fā)明一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的彎管的剖視圖。圖3為圖2所示彎管的A-A向截面的剖視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道，其配料組成中碳纖維材料的含量是
100% O如圖1所示，對于所述的碳纖維輸送管道中的標(biāo)準(zhǔn)型直管，其管壁厚度為4mm以上，加厚型直管的管壁厚度為7mm以上。如圖2、圖3所示，對于所述的碳纖維輸送管道中的彎管，其管壁最薄處厚度為7mm以上，管壁最厚處厚度為所述管壁最薄處厚度的2 3倍。所述的一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，主要包括以下步驟:S1.氧化處理，得到預(yù)氧化碳纖絲；S2.炭化處理，包括中溫炭化和高溫炭化先后兩個階段，得到石墨化的碳纖絲；S3.編網(wǎng)，得到成塊的碳纖維布；S4.粘固成型，得到碳纖維管道制品。具體而目:
所述的步驟Si氧化處理過程，是將碳纖維原料放在預(yù)氧化爐或者氧化氣體中加熱，在200 300°C的溫度下加熱十至數(shù)百分鐘，得到預(yù)氧化碳纖絲。該氧化處理過程是碳纖維炭化的預(yù)備階段，是保證碳纖維在后續(xù)的纖維炭化高溫加熱過程中能保持穩(wěn)定并不被熔化的關(guān)鍵工藝。所述的步驟S2中，炭化處理包括中溫炭化和高溫炭化先后兩個階段，其中，中溫炭化是先在中溫炭化爐中分段升溫20分鐘，中溫炭化爐中分段升溫的溫度范圍是300 800°C，然后在純度為99.999%以上的保護(hù)性氣體高純度氮氣中炭化；緊接著進(jìn)入高溫炭化階段，該高溫炭化是在高溫炭化爐中分段升溫20分鐘，高溫炭化爐中分段升溫的溫度范圍是1000 1600°C，然后在純度為99.999%以上的保護(hù) 性氣體高純度氮氣中進(jìn)一步炭化；最后，在純度為99.999%以上的高純度惰性氣體氬氣中加熱至2000 3000°C，并維持?jǐn)?shù)秒至數(shù)十秒鐘，得到石墨化的碳纖絲。在所述的步驟S3編網(wǎng)過程中，將上述制得的石墨化的碳纖絲像織布一樣縱橫交錯編織成網(wǎng)狀圖案，即可得到一塊塊的碳纖維布。根據(jù)對管道產(chǎn)品形狀、壁厚等的實際需求，按照產(chǎn)品尺寸制作出相應(yīng)的管道模具之后，再將編網(wǎng)后制成的碳纖維布對角交錯的一層一層放置在模具內(nèi)外表面，形成管道雛形。最后，在所述的步驟S4粘固成型階段，將一定量的酚醛樹脂涂滿碳纖維布上使之膠合在一起，經(jīng)過加壓加熱使得碳纖維布相互粘固，得到一定形狀和壁厚的碳纖維管道制品。碳纖維管道制品經(jīng)過噴涂之后，就最終得到了所需的碳纖維輸送管道成品。采用本發(fā)明一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法所制得的碳纖維輸送管道，具有如下突出的優(yōu)點:
1、質(zhì)量更輕。由于完全采用了碳纖維材料，并且由于碳纖維的密度只有1.6克/立方厘米，而鋼材的密度達(dá)到7.85克/立方厘米，兩者之間的密度相差接近5倍。因此，在同等體積條件下，本發(fā)明的碳纖維輸送管道質(zhì)量更輕。2、使用壽命更長。由于碳纖維材料本身具有耐磨性、高強度、剛度性好、柔韌性強，符合流體運動規(guī)律，因此，本發(fā)明的碳纖維輸送管道具有更長的使用壽命，滿足建筑領(lǐng)域?qū)斔凸艿朗褂脡勖奶厥庖蟆?、受整車系統(tǒng)沖擊小。由于本發(fā)明的碳纖維輸送管道質(zhì)量更輕，而且碳纖維也具有吸震功能和良好的柔韌性，因此，使得該碳纖維輸送管道在使用中受整車系統(tǒng)沖擊小得多。4、管徑可增大，提高生產(chǎn)效率。在需要滿足大排量泵送時，泵車除了增大主油泵的排量和輸送缸缸徑外，采用本發(fā)明的碳纖維輸送管道，就可以通過增大輸送管路的通徑(目前市場上為Φ 125mm)的方式， 使泵車在單位時間內(nèi)排出的混凝土量大大增加，從而有利于提聞生廣效率。5、整車系統(tǒng)輸出功率損失小。由于管道通徑可以增加，減少了管路系統(tǒng)頻繁變徑給混凝土輸送帶來的管道通行阻力，同時，通過在輸送管道設(shè)計上盡量減少不規(guī)則彎管的使用，從而大大增加整車系統(tǒng)有效功率的輸出，取得一定的節(jié)能效果。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道，含有碳纖維材料，其特征在于所述的碳纖維輸送管道的配料組成中碳纖維材料的含量是100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道，其特征在于所述的碳纖維輸送管道中的標(biāo)準(zhǔn)型直管的管壁厚度為4mm以上，加厚型直管的管壁厚度為7mm以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道，其特征在于所述的碳纖維輸送管道中的彎管的管壁最薄處厚度為7mm以上，管壁最厚處厚度為所述管壁最薄處厚度的2 3倍。
4.一種權(quán)利要求I所述的用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，其特征在于 所述的制作方法主要包括以下步驟 51.氧化處理，得到預(yù)氧化碳纖絲； 52.炭化處理，包括中溫炭化和高溫炭化先后兩個階段，得到石墨化的碳纖絲； 53.編網(wǎng)，得到成塊的碳纖維布； 54.粘固成型，得到碳纖維管道制品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，其特征在于所述的步驟SI氧化處理，是將碳纖維原料放在預(yù)氧化爐或者氧化氣體中加熱，在200 300°C的溫度下加熱十至數(shù)百分鐘，得到預(yù)氧化碳纖絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，其特征在于所述的步驟S2中，首先是在中溫炭化爐中分段升溫20分鐘后在保護(hù)氣體中炭化；然后是在高溫炭化爐中分段升溫20分鐘，再在保護(hù)氣體中高溫炭化；最后在惰性氣體中加熱至2000 3000°C，并維持?jǐn)?shù)秒至數(shù)十秒鐘，得到石墨化的碳纖絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，其特征在于所述的中溫炭化爐中分段升溫的溫度范圍是300 800°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，其特征在于所述的高溫炭化爐中分段升溫的溫度范圍是1000 1600°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，其特征在于所述的保護(hù)氣體為高純度氮氣，所述的惰性氣體為高純度氬氣，其純度在99. 999%以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，其特征在于所述的步驟S4中的粘固是采用酚醛樹脂涂滿碳纖維布后再膠合一起加壓加熱粘固。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道及其制作方法。一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道，其配料組成中碳纖維材料的含量為100%，標(biāo)準(zhǔn)型直管的管壁厚度為4mm以上，加厚型直管的管壁厚度為7mm以上；彎管管壁的最薄處為7mm以上，最厚處為14mm以上。一種用于輸送混凝土的碳纖維輸送管道的制作方法，主要包括以下步驟S1.氧化處理，得到預(yù)氧化碳纖絲；S2.炭化處理，包括中溫炭化和高溫炭化先后兩個階段，得到石墨化的碳纖絲；S3.編網(wǎng)，得到成塊的碳纖維布；S4.粘固成型，得到碳纖維管道制品。采用本制作方法制成的碳纖維輸送管道，具有質(zhì)量輕、使用壽命長、沖擊小、壓力損失小等突出優(yōu)點，而且輸送管道的管徑可以增大，有利于提高生產(chǎn)率。
文檔編號F16L43/00GK103256436SQ20131008311
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者馬先志 申請人:成都市新筑路橋機械股份有限公司